Братство хоботов

В отличие от современных слонов мамонты представляли собой как бы единую большую семью. Фигурки мамонтов, вырезанные из кости.
Фото предоставленно Светланой Боринской

В очень уважаемом, высокорейтинговом журнале PLoS Biology (PLoS Biol. 2006 Feb 7; 4(3): e73) опубликована работа, выполненная командой российских и американских генетиков под руководством профессора Евгения Рогаева. Она посвящена расшифровке (секвенированию) полной последовательности митохондриальной ДНК (мтДНК) мамонта.

Даже на фоне совсем недавней работы немецких ученых (один из ее авторов – мэтр палеогенетических исследований Сванте Паабо), расшифровавших фрагмент митохондриальной ДНК мамонта длиной около 5000 нуклеотидов, результаты Рогаева уникальны. Ему и его коллегам из нескольких научных учреждений России и США удалось расшифровать полную последовательность мтДНК мамонта (длиной 16 842 нуклеотида). Это стало возможным благодаря исключительной сохранности ноги мамонта, обнаруженной в 1986 году в вечной мерзлоте на Чукотке. Мороженая мамонтятина сохранилась настолько хорошо, что в ней даже различимы ядра клеток, а в ядрах – ядерная (хромосомная) ДНК. Это первый случай обнаружения ядерной ДНК у столь древнего животного.

«Наш мамонт самый древний: его возраст примерно 31 950–33 750 лет, – прокомментировала по просьбе корреспондента «НГ» эту работу научный сотрудник Института общей генетики РАН Светлана Боринская. – Этот мамонт, видимо, вообще самый древний из образцов млекопитающих, для которых удалось секвенировать ДНК. Опубликованные ранее исследования выполнены немцами на останках мамонта из Якутии возрастом 12 170 лет и канадцами на другом мамонте, с Таймыра, – 27 740 лет. К тому же в этих исследованиях изучались другие гены, не из мтДНК».

По словам Светланы Боринской, митохондриальная ДНК особенно удобна как раз для эволюционных реконструкций, поскольку передается только по материнской линии и не рекомбинирует (то есть отцовские гены не перемешиваются с материнскими). И это принципиально важно.

Надо сказать, что до сих пор ведутся ожесточенные научные споры о генетическом родстве мамонтов и современных слонов. Мамонты и слоны входят в состав наиболее древней группы млекопитающих. Исходя из сравнительной характеристики зубов мамонтов и слонов, было сделано предположение о близком родстве мамонта и азиатского слона; в то же время исследование структуры хобота говорило в пользу гипотезы объединения мамонта в одну группу с африканским слоном. И вот новый, очень важный результат.

Для разрешения эволюционной загадки профессор Рогаев с коллегами секвенировали также полные митохондриальные геномы африканского и азиатского слонов. Для того чтобы исключить даже самую минимальную возможность загрязнения ДНК, работа с образцами слонов была начата уже после того, как была определена первичная последовательность митохондриального генома мамонта.

«Наш сиквенс (последовательность нуклеотидов) самый качественный за счет хорошей сохранности материала, – поясняет Светлана Боринская. – Точность сиквенса обусловлена еще и тем, что работа была сделана сначала в Москве в 2000 году, а потом независимо в Бостоне. И сиквенс, за исключением гипервариабельных областей, полностью совпал. С помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), позволяющей получить значительное число копий гена, получены уникально длинные фрагменты – 1600–1700 пар нуклеатидов. Отличие работы также в том, что Рогаев и соавторы сравнили нескольких мамонтов (немцы смотрели только своего, без других) и сделали вывод о том, что мамонты были однородны. То есть это популяционная генетика мамонтов, которой, как я поняла, не было в других работах».

Фактически исследователям удалось установить эволюционное родство между вымершими мамонтами. Другими словами, по-видимому, сибирские мамонты имели упрощенную популяционную структуру и в отличие от современных слонов представляли собой как бы единую большую семью, не подразделенную на какие-то отдельные кланы или субпопуляции.

Сравнение митохондриальной ДНК мамонта и современных слонов подтвердило ранее сделанный вывод немецких ученых о том, что мамонты ближе к индийскому, чем к африканскому слону. Разделение линий индийского и африканского слонов произошло 6 млн. лет назад. Время разделения первой из этих линий на две (ведущую к мамонту и индийскому слону соответственно) по результатам анализа неполных последовательностей митохондриальной ДНК оценивалось в 5,5 млн. лет; по данным российских ученых, это произошло несколько позже – около 4 млн. лет назад.

«Анализ полной последовательности ДНК митохондрий для реконструкции истории эволюции животных может стать наиболее эффективным методом определения родства между вымершими и ныне существующими видами, а также в судебной медицине или в анализе «исторических» образцов, – рассказал профессор Рогаев. – Однако лишь совокупные данные исследований митохондриального и ядерного геномов могут дать полную информацию об эволюции видов. Учитывая уникальное качество некоторых экземпляров мамонтов, найденных в Сибири, ядерная ДНК потенциально может быть выделена и использована для дальнейшего подтверждения результатов нашего исследования».