DNA mammoth berusia satu juta tahun menulis ulang pohon evolusi hewan tersebut

DNA kuno merevolusi cara kita memahami evolusi manusia, mengungkapkan bagaimana populasi berpindah, berinteraksi, dan memperkenalkan kita kepada kerabat seperti Denisovan, “ras hantu” yang tidak akan kita ketahui ada tanpa penemuan DNA mereka. Tetapi manusia bukan satu-satunya yang meninggalkan DNA di tulang mereka, dan analisis yang sama yang berhasil untuk manusia juga bisa berhasil untuk kelompok spesies lain.

Saat ini, mammoth menjadi sorotan, dengan bantuan DNA tertua yang pernah diurutkan. DNA dari tiga gigi geraham kuno, salah satunya mungkin berumur lebih dari satu juta tahun, mengungkapkan bahwa silsilah hantu mammoth telah kawin silang dengan kerabat jauh untuk menghasilkan mammoth di Amerika Utara.

Kencan dan Pohon Keluarga Mammoth

Mammoth memiliki kesamaan dengan manusia: seperti kita, mereka bermula sebagai orang Afrika tetapi telah menyebar ke sebagian besar planet ini. Setelah menyebar lebih awal, kelompok mammoth telah menghabiskan cukup waktu terpisah satu sama lain untuk membentuk spesies yang berbeda. Setelah bercabang dari gajah, mammoth pertama kali dibagi menjadi spesies yang disebut spesies selatan dan stepa. Belakangan, adaptasi terhadap iklim Zaman Es menghasilkan mammoth berbulu dan kerabatnya, mammoth Amerika Utara, yang disebut mammoth Kolombia. Namun, semua spesies ini punah, dan satu-satunya kerabat yang masih hidup adalah gajah.

Kami memperoleh DNA dari dua spesies ini, mammoth berbulu dan Kolombia. Ini mengungkapkan sejumlah adaptasi terhadap iklim dingin, dan tingkat perkawinan yang kecil, saat mammoth berbulu menuju Amerika Utara dan berkontribusi dalam jumlah kecil (sekitar 10 persen) pada genom Kolombia.

Pekerjaan baru ini berfokus pada gigi mammoth yang ditemukan di Siberia, di mana kondisinya membantu melestarikan sisa-sisa dan melestarikan DNA yang dikandungnya. Gigi berasal dari lapisan material yang tampaknya telah diendapkan pada awal Zaman Es terakhir, saat nenek moyang mammoth berbulu seharusnya ada di daerah tersebut.

Kami tidak memiliki tanggal spesifik untuk salah satu gigi, karena tampaknya sudah sangat tua untuk karbonisasi. Sebaliknya, tanggal disimpulkan menggunakan kombinasi spesies yang ditemukan di sedimen dan waktu fluktuasi yang diketahui ke arah medan magnet bumi. Selain itu, bentuk gigi memberikan beberapa petunjuk tentang spesies yang mereka kumpulkan dan memberikan beberapa indikasi tambahan tentang kapan mereka diendapkan. Secara keseluruhan, satu gigi kemungkinan berumur setidaknya setengah juta tahun, yang lainnya berumur sekitar satu juta tahun, dan yang ketiga agak lebih tua.

Sangat tua, hampir genom

Sebelumnya, DNA tertua yang diambil dari sisa-sisa hewan kira-kira seusia dengan yang termuda dari sampel-sampel ini. Tetapi para peneliti dapat menemukan beberapa DNA mirip gajah dari setiap molar, meskipun itu sangat terfragmentasi, dan banyak basis individu yang rusak. Para peneliti mampu mengisolasi seluruh genom mitokondria dari masing-masing tiga gigi, karena setiap sel mengandung banyak salinan genom ini di masing-masing mitokondria. Hanya bagian dari genom inti yang dapat diperoleh – paling banyak, sekitar 10 persen dari satu genom, dan paling buruk, kurang dari 2 persen. (Meskipun kurang dari dua persen masih menyumbang puluhan juta basis ganjil.)

Menggunakan perbedaan antara DNA gajah dan mammoth serta mengasumsikan tingkat mutasi konstan, tim peneliti dapat memperoleh tanggal independen kapan masing-masing hewan yang meninggalkan gigi harus hidup. Berdasarkan genom mitokondria, berumur 1,6 juta, 1,3 juta dan 900 ribu tahun yang lalu. Untuk dua yang memiliki cukup genom nuklir untuk dianalisis, tanggalnya 1,3 juta dan 600.000 tahun yang lalu. Tanggal berbasis DNA dari keduanya berbaris dengan baik satu sama lain dan sejarah bahan di mana mereka ditemukan. Spesimen tertua mungkin lebih tua dari endapan yang ditemukan di dalamnya, dan karenanya mungkin telah dipindahkan setelah kematian.

Meskipun tanggal ini agak tidak pasti, tampaknya mereka menempatkan dua sampel sebagai DNA tertua yang pernah diperoleh dari hewan. Artinya, mammoth ini hidup di Siberia tak lama setelah kondisi Zaman Es menyebar, meskipun sebelumnya ada garis keturunan mistik yang jelas. Ini juga mendahului kemunculan mammoth terkenal di Amerika Utara.

Untuk semua alasan ini, kemungkinan besar genom banyak berbicara tentang sejarah mammoth.

Spectre Breed dan Adaptasi

Dan mereka melakukannya. Dua sampel yang lebih muda jelas termasuk dalam garis keturunan yang sama yang akhirnya menghasilkan woolly mammoth, meskipun jelas mendahului sampel yang lebih baru yang menghasilkan genom yang lebih lengkap. Tetapi yang tertua, dari situs bernama Krestovka, tampaknya berasal dari jenis yang sama sekali berbeda. Meskipun terkait dengan cabang woolly mammoth, ia telah dengan jelas menyimpang darinya, dan analisis menunjukkan bahwa perpecahan tersebut terjadi setidaknya 1,8 juta tahun yang lalu.

Krestovka juga tidak memiliki keturunan modern langsung, yang menunjukkan bahwa ia mungkin telah meninggal sebagai demografis yang berbeda. Tetapi sebagian besar DNA-nya bertahan sebagai bagian dari genom mammoth Kolombia. Rupanya, setelah Krestovka, garis silsilahnya kawin dengan nenek moyang mammoth berbulu. Hasilnya adalah kombinasi sekitar 50/50 genom dari dua cabang, yang keturunannya bermigrasi ke Amerika Utara dan membentuk populasi raksasa Kolombia. Hanya lama setelah itu, dia bertemu dengan cucu-cucunya, yang sekarang merupakan kelompok raksasa mistik yang berbeda, saat mereka menyeberang ke Amerika Utara.

Hewan-hewan ini juga telah beradaptasi dengan baik terhadap dingin seperti keturunan mereka, mammoth berbulu. Para peneliti telah mengidentifikasi 5.600 kasus di mana protein genom mammoth berbeda dari gajah. Mammoth purba telah mengambil lebih dari 85 persen dari perubahan ini, termasuk yang terkait dengan pertumbuhan rambut, timbunan lemak, penginderaan suhu, dan penanganan siklus siang / malam.

Dengan kata lain, makhluk-makhluk ini mungkin terlihat sangat mirip dengan mammoth berbulu, meskipun mereka berasal dari populasi yang masih menjadi bagian dari kelompok nenek moyang mammoth yang lebih besar yang tinggal di Siberia pada saat itu.

Mammoth mungkin menyediakan kondisi yang relatif langka, di mana kita memiliki banyak sisa-sisa mereka, dan mereka pernah hidup di bagian dunia yang kondisinya sangat baik untuk melestarikan DNA. Tetapi mereka juga cenderung memiliki generasi yang panjang, sehingga populasi mereka berubah dengan kecepatan yang jauh lebih bertahap daripada banyak spesies lainnya.

Meskipun memperoleh DNA pada usia ini jarang terjadi, kita mungkin tidak memerlukan DNA purba untuk memperoleh informasi berharga tentang bagaimana spesies muncul di sekitar kita. Berdasarkan kami dan mammoth, melihat kurma ini dapat memberikan banyak kejutan.

Sifat beriklim sedangDOI: 2021. 10.1038 / s41586-021-03224-9 (Tentang DOI).