В новом научном исследовании сравнение полных геномов девяти живых и двух древних якутских лошадей из Дальневосточной Сибири с большой панелью геномов 27 одомашненных лошадей показывает, что нынешняя популяция якутских лошадей возникла после миграции якутов. людей в регион в 13-15 веках нашей эры. Таким образом, якутские лошади развили поразительную адаптацию к экстремально холодному климату, присутствующему в этом регионе, менее чем за 800 лет. Это один из самых быстрых примеров адаптации млекопитающих.
Результаты сообщаются в раннем выпуске PNAS от 23 ноября международной группой исследователей во главе с доктором Людовиком Орландо из Центра геогенетики Датского музея естественной истории Копенгагенского университета.Образ жизни, ориентированный на лошадиЛошади сыграли важную роль в выживании и развитии якутов, которые мигрировали в Дальневосточную Сибирь в 13-15 веках нашей эры, вероятно, из Монголии. Здесь якуты развили экономику почти полностью на лошадях.
Лошади действительно были ключом к общению и поддержанию контактов с населением на территории, немного превышающей Аргентину, и 40% ее площади расположено к северу от Полярного круга. Конина и шкура также имеют решающее значение для выживания в очень холодные зимы, когда температура иногда опускается ниже -70 ° C.Лошади присутствуют в Якутии уже давно, о чем свидетельствуют окаменелости позднего плейстоцена возрастом 30 000 лет.
Тем не менее, доктор Людовик Орландо и его команда теперь раскрывают, что древние лошади этого региона не были предками современных якутских лошадей.Расхождение столь же глубокое, как происхождение современного человека
Последовательность генома, полученная из останков 5200-летней лошади из Якутии, входит в разнообразие ныне вымершей популяции диких лошадей, которую команда обнаружила в прошлом году в окаменелостях позднего плейстоцена на полуострове Таймыр в Центральной Сибири. Эта новая находка простирается на тысячи километров к востоку от географического ареала этой расходящейся популяции лошадей, которая отделилась от линии, ведущей к современным лошадям, около 150 000 лет назад.
Он также расширяет свой временной диапазон до 5200 лет назад, когда вымерли и шерстистые мамонты. Доктор Людовик Орландо говорит: «Эта популяция не появлялась ни на одном радаре до тех пор, пока мы не секвенировали геномы некоторых из ее представителей. 150 000 лет расхождения с родословной, ведущей к современным лошадям, делают корни этой популяции столь же глубокими, как и происхождение нашего человеческого вида ".Интересно, что новый анализ генома показывает, что лошади, на которых якуты теперь ездят и, вероятно, ездили на них на протяжении всей своей истории (как показывает геном 200-летней лошади), не связаны с этой ныне вымершей линией лошадей, но скорее с одомашненными лошадьми из Монголии.
Доктор Людовик Орландо говорит: «Теперь мы знаем, что вымершая популяция диких лошадей выжила в Якутии до 5200 лет назад. Таким образом, она простиралась от полуострова Таймир до Якутии и, вероятно, по всему Голарктическому региону. В Якутии это могло произойти. вымерли еще до прихода якутов и их лошадей. Судя по данным генома, современные якутские лошади не ближе к вымершей популяции, чем любые другие одомашненные лошади ».
Новый анализ генома показывает, что основатели современной якутской популяции лошадей, вероятно, вошли в регион вместе с якутскими всадниками в 13-15 веках нашей эры. Д-р Людовик Орландо далее добавляет: «Это действительно удивительно, поскольку это означает, что все черты, наблюдаемые в настоящее время у якутских лошадей, являются продуктом очень быстрых адаптивных процессов, происходящих примерно за 800 лет. Это составляет около сотни поколений лошадей.
Это показывает. как быстро может идти эволюция, когда давление отбора, направленное на выживание, столь же велико, как в экстремальных природных условиях Якутии ».Репрограммирование экспрессии генов: ключевой компонент быстрой адаптацииКоманда использовала свою большую панель генома лошади, чтобы идентифицировать гены, лежащие в основе такой адаптации. Поразительно, но они обнаружили, что большая часть селективных сигнатур находится не в кодирующей области генов, а в их вышестоящих регуляторных областях.
Это, таким образом, предполагает, что адаптация якутских лошадей к окружающей среде происходила за счет массового перепрограммирования экспрессии генов. Д-р Пабло Либрадо комментирует: «Группа основателей нынешней популяции была значительно уменьшена в размерах. Таким образом, генетические вариации в телах генов были, вероятно, ограничены по сравнению с вариациями внутри регуляторных регионов. Эти регуляторные варианты, вероятно, предлагали столько же возможностей быстро изменить черты лошадей таким образом, чтобы это было совместимо с их выживанием ".
Сосредоточившись на генах и их регуляторных регионах, демонстрирующих свидетельства отбора, команда определила ключевые биологические функции, участвующие в адаптивном процессе. Они касаются морфологических изменений, гормональных реакций, участвующих в регуляции термогенных потребностей и выработки антифриза. Список селективных сигнатур также включает гены, такие как TGM3, который участвует в развитии шерсти и может быть ответственным за чрезвычайно волосатую зимнюю шерсть якутских лошадей.
Доктор Либрадо добавляет: «Помимо раскрытия их эволюционного происхождения, наш подход помог сузить генетическую основу адаптаций, уникальных для якутских лошадей. Одним словом, их генетический состав.
Мы также обнаружили гены, которые, как сообщалось, прошли отбор. в других арктических популяциях, таких как коренные сибирские люди и даже шерстистый мамонт. Это является убедительным примером эволюционной конвергенции, когда неродственные группы, находящиеся в аналогичной среде, в конечном итоге независимо развивают аналогичные адаптации ».Такие гены, демонстрирующие конвергентные сигналы адаптации, включают PRKG1 у людей, который участвует в дрожании на холод, и BARX2 у шерстистого мамонта, который участвует в развитии волос.Доктор Клио Дер Саркисян заключает: «Наша работа показывает силу древней ДНК, поскольку мы никогда не смогли бы обнаружить существование ныне вымершей древней популяции лошадей, анализируя геном современных лошадей.
С помощью древних геномов мы можем теперь понять динамику прошлых популяций на беспрецедентных уровнях и отслеживать в пространстве и времени, как они адаптировались к изменяющимся условиям. Таким образом, применительно к доиндустриальным музейным образцам наш подход может помочь проследить, как нынешние популяции пострадали от продолжающихся климатических изменений. и недавняя деятельность человека.
Это может помочь в разработке индивидуальных природоохранных программ, которые в конечном итоге будут иметь важное значение для сохранения находящихся под угрозой исчезновения популяций ".Группа уже реализовала такие подходы для сохранения лошади Пржевальского, которая представляет собой последнюю по-настоящему дикую лошадь, живущую на планете.