Ученые впервые воссоздали ДНК ископаемого медведя, сохранившуюся в почве

Ученым впервые удалось восстановить геномы двух видов медведей, обитавших в верхнем палеолите на территории северной Мексики, по ДНК, извлеченной из пещерных отложений, содержащих фекалии древних животных. Авторы сравнивают это открытие по значимости для геномики с высадкой человека на Луну. Оно подтверждает, что теперь помимо костных останков для извлечения древней ДНК можно использовать и другие источники. Кроме того, почвенная ДНК позволяет изучать генетические особенности в контексте популяций, а не только отдельных индивидов. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.

Пещера Чикиуите в горах Северной Мексике, где были получены образцы, хорошо известна как место пребывания древних людей. Многочисленные каменные орудия и их фрагменты, известные как отщепы, найденные здесь, имеют возраст 30-25 тысяч лет. Кроме того, ученые обнаружили в пещере кости и признаки присутствия древних медведей, летучих мышей, полевок и других грызунов.

Датские ученые из Центра геогенетики Фонда Лундбек при Копенгагенском университете во главе с профессором Эске Виллерслев (Eske Willerslev) в сотрудничестве с коллегами из США, Великобритании, Китая, Мексики, Норвегии и Канады, выделили из пещерных отложений, содержащих фекалии и следы мочи древних животных, так называемую экологическую ДНК (еДНК) и впервые в истории геномики воссоздали на ее основе геномы двух верхнепалеолитических медведей — американского черного медведя Ursus americanus, который до сих пор обитает в лесах Североамериканского континента, и гигантского короткомордого медведя Arctodus simus, одного из крупнейших когда-либо существовавших медведей, который вымер в конце последнего ледникового периода около 12 тысяч лет назад.

"Когда животное или человек мочится или испражняется, клетки организма также выводятся из организма, — приводятся в пресс-релизе Колледжа Святого Иоанна Кембриджского университета слова профессора Виллерслева. — И фрагменты ДНК этих клеток — это то, что мы можем обнаружить в образцах почвы. Используя чрезвычайно мощные методы секвенирования, мы впервые на основе этих фрагментов реконструировали геномы — генетические профили животных".

Авторы считают, что полученные ими результаты открывают новую эру в палеогеномных исследованиях. Теперь для того, чтобы судить о самых разных аспектах древней жизни на Земле, от эволюции до изменений климата, ученым не нужно полагаться только на редкие находки окаменелостей костей или зубов, сохранивших ДНК. Исследователи доказали, что для этого подходит и сильно фрагментированная ДНК из почвы.

"Во всем мире каждый, кто занимается изучением древней ДНК, признает необходимость реконструкции генома из фрагментов, обнаруженных в почве или отложениях. Возможность сделать это впервые означает, что мы открыли новые горизонты, — отмечает Виллерслев. — Мы показали, что волосы, моча и фекалии — генетический материал, который в правильных условиях может существовать гораздо дольше десяти тысяч лет".

Исследователи сравнили геномы медведей из пещеры Чикиуите с геномами других медведей, включая 83 современных черных медведя из США и Канады и трех гигантских короткомордых медведей, которые жили на Юконе в Канаде около 22 тысяч лет назад. Оказалось, что черные медведи из Чикиуите генетически тесно связаны с современными черными медведями Северной Америки, а вот короткомордые медведи, обитавшие в палеолите в северной Мексике, сильно отличаются от популяции, жившей в то же время на северо-западе Канады.

"Это отличный пример новых знаний, которые внезапно становятся доступными, когда вы реконструируете геномы на основе фрагментов ДНК, извлеченных из почвы, — объясняет первый автор статьи, доцент Копенгагенского университета Миккель Винтер Педерсен (Mikkel Winther Pedersen). — Исследования древней экологической ДНК до сих пор были очень ограниченными. Фрагментированная ДНК из почвы могла только сказать, жил ли конкретный вид в определенной местности в определенное время, но не давала никаких конкретных подробностей".

"Я не преувеличиваю, когда говорю, что возможность извлечения такого рода информации из образца почвы весом всего несколько граммов произведет революцию в нашей области", — заключает ученый.