ADN-ul antic al calului dezvăluie fluxul genei între caii nord-americani și eurasiatici

Caii antici au traversat podul terestru Bering în ambele direcții între America de Nord și Asia de mai multe ori în timpul Pleistocenului. Credit: Ilustrație de Julius Csotonyi

Noile descoperiri arată legături între populațiile ecvine antice din America de Nord, unde au evoluat caii, și Eurasia, unde au fost domesticite.

Un nou studiu al antichității ADN din fosilele de cai găsite în America de Nord și Eurasia arată că populațiile de cai de pe ambele continente rămân conectate prin podul terestru Bering, deplasându-se înainte și înapoi și încrucișându-se de mai multe ori de-a lungul a sute de mii de ani.

Noile descoperiri arată continuitatea genetică dintre caii care au murit în America de Nord la sfârșitul ultimei ere glaciare și caii care au fost în cele din urmă domesticați în Eurasia și mai târziu reintroduși în America de Nord de către europeni. Studiul a fost acceptat pentru publicare în jurnal Ecologie moleculară și este disponibil în prezent online.

Membri Fossil Horse

Paleontologul Aisling Farrell deține un membru mumificat de cal înghețat recuperat dintr-o mină de aur simplă la câmpurile de aur Klondike din teritoriul Yukon, Canada. ADN-ul antic recuperat din fosilele de cai relevă fluxul de gene între populațiile de ecvine din America de Nord și Eurasia. Credit: Guvernul Yukon

„Rezultatele acestei lucrări arată că ADN-ul a circulat liber între Asia și America de Nord în timpul epocii glaciare, menținând conectivitatea fizică și evolutivă între populațiile de ecvine din emisfera nordică”, a declarat autorul corespunzător Beth Shapiro, profesor de ecologie și biologie evolutivă la UC Santa Cruz și un cercetător al Institutului Medical Howard Hughes.

Studiul evidențiază importanța podului terestru Bering ca coridor ecologic pentru mișcarea animalelor mari între continente în timpul Pleistocenului, când s-au format plăci de gheață masive în perioadele glaciare. Nivelul semnificativ mai scăzut al mării a dezvăluit o zonă terestră extinsă numită Beringia, care se întinde de la râul Lena din Rusia până la râul MacKenzie din Canada, cu pajiști extinse care susțin populații de cai, mamuți, bizoni și alte faune din Pleistocen.

Paleontologii știu de multă vreme că caii au evoluat și s-au diversificat în America de Nord. O linie de cai, cunoscuți sub numele de cai caballini (care include cai domestici) s-a împrăștiat în Eurasia peste podul terestru Bering în urmă cu aproximativ 1 milion de ani, iar apoi populația eurasiatică a început să se abată genetic de la caii care au rămas în America de Nord.

Noul studiu arată că, după despărțire, au existat cel puțin două perioade în care caii s-au deplasat înainte și înapoi între continente și între rase, astfel încât genomurile ecvine din America de Nord au dobândit părți ale ADN-ului eurasiatic și invers.

“Aceasta este prima privire cuprinzătoare asupra geneticii populațiilor de ecvine antice de pe ambele continente”, a spus prima autoră Alisa Vershinina, un cercetător postdoctoral care lucrează la Laboratorul de Paleogenomică Shapiro de la UC Santa Cruz. “Cu datele provenite de la genomii mitocondriale și nucleari, am putut vedea că caii nu numai că se dispersează între continente, ci și se încrucișează și fac schimb de gene.”

ADN-ul mitocondrial, moștenit exclusiv de la mamă, este util pentru studierea relațiilor evolutive, deoarece acumulează mutații într-un ritm constant. Este, de asemenea, mai ușor de recuperat din fosile, deoarece este un genom mic și există multe copii în fiecare celulă. Cu toate acestea, genomul nuclear purtat de cromozomi este o sursă mult mai bogată de informații evolutive.

Laboratorul de paleogenomică

Alisa Vershinina lucrează la Laboratorul de Paleogenomică de la UC Santa Cruz, unde ADN-ul antic este extras din fosile pentru secvențiere și analiză. Credit: UC Santa Cruz

Cercetătorii au secvențiat 78 de noi genomi mitocondriale de la caii antici găsiți în Eurasia și America de Nord. Combinând cele cu 112 genomi mitocondriale publicate anterior, cercetătorii au reconstituit un arbore filogenetic, o diagramă de ramificare care arată modul în care au fost legate toate probele. Cu o locație și o dată precise pentru fiecare genom, ei puteau urmări mișcările diferitelor linii de cai antici.

„Am găsit linii de cai eurasiatici aici în America de Nord și invers, sugerând mișcări transcontinentale ale populației. Cu genomul mitocondrial datat, putem vedea când a avut loc această schimbare de locație ”, explică Vershinina.

Analiza a arătat două perioade de dispersie între continente, ambele coincizând cu perioade în care podul terestru Bering ar fi fost deschis. În Pleistocenul Mijlociu, la scurt timp după separarea celor două linii, mișcarea a fost predominant est-vest. O a doua fază din Pleistocenul târziu a văzut mișcare în ambele direcții, dar în principal de la vest la est. Datorită eșantionării limitate la anumite intervale, datele ar putea să nu reușească să capteze alte evenimente de împrăștiere, au spus cercetătorii.

Echipa a organizat, de asemenea, două noi genome nucleare de fosile de cai bine conservate în teritoriul Yukon, Canada. Acestea au fost combinate cu 7 genome nucleare publicate anterior, permițând cercetătorilor să cuantifice cantitatea de flux de gene între populațiile eurasiatice și nord-americane.

“Opinia predominantă era că caii difereau de specii separate imediat ce erau în Asia, dar aceste rezultate arată că există continuitate între populații”, a spus coautorul Ross MacPhee, paleontolog la Muzeul de Istorie Naturală Americană. „Au reușit să se încrucișeze liber și vedem rezultatele acestora în genomurile fosile de pe ambele părți ale diviziunii”.

Noile descoperiri vor alimenta cu siguranță dezbaterea în curs de desfășurare cu privire la gestionarea cailor sălbatici din Statele Unite, descendenți ai cailor domestici aduși de europeni. Mulți oameni consideră acei cai sălbatici ca fiind o specie invazivă, în timp ce alții îi consideră parte a faunei native din America de Nord.

„Caii au rămas mult timp în America de Nord și au ocupat aici o nișă ecologică”, spune Vershinina. „Au murit acum aproximativ 11.000 de ani, dar nu este mult timp în termeni evolutivi. Caii sălbatici nord-americani de astăzi ar putea fi considerați reintroduse, mai degrabă decât invazivi. ”

Coautorul Grant Zazula, paleontolog la Guvernul Yukon, a declarat că noile descoperiri au ajutat la remodelarea întrebării de ce au dispărut caii din America de Nord. “A fost mai degrabă o pierdere a populației regionale decât dispariția”, a spus el. „Încă nu știm de ce, dar ne spune că condițiile din America de Nord au fost dramatic diferite la sfârșitul ultimei ere glaciare. Dacă nu ar fi trecut caii în Asia, i-am fi pierdut pe toți la nivel global. ”

Referință: „Genomurile antice ale calului dezvăluie momentul și gradul de dispersie pe podul terestru Bering” de Alisa O. Vershinina, Peter D. Heintzman, Duane G. Froese, Grant Zazula, Molly Cassatt-Johnstone, Love Dalén, Clio Der Sarkissian, Shelby G. Dunn, Luca Ermini, Cristina Gamba, Pamela Groves, Joshua D. Kapp, Daniel H. Mann, Andaine Seguin-Orlando, John Southon, Mathias Stiller, Matthew J. Wooller, Gennady Baryshnikov, Dmitry Gimranov, Eric Scott, Elizabeth Hall, Susan Hewitson, Irina Kirillova, Pavel Kosintsev, Fedor Shidlovsky, Hao-Wen Tong, Mikhail P. Tiunov, Sergey Vartanyan, Ludovic Orlando, Russell Corbett-Detig, Ross D. MacPhee și Beth Shapiro, 10 mai 2021, Ecologie moleculară.
DOI: 10.1111 / mec.15977

Acest proiect a fost un mare efort de colaborare internațional care a implicat cercetători din mai multe instituții care lucrează împreună pentru a obține ADN din fosile antice de cai într-o gamă largă de situri din Eurasia și America de Nord. Coautorii includ cercetători de la Universitatea din Toulouse, Franța, Universitatea Arctică din Norvegia și alte instituții din Statele Unite, Canada, Suedia, Danemarca, Germania, Rusia și China. Această lucrare a fost susținută parțial de Fundația Națională pentru Științe a SUA, Fundația Gordon & Betty Moore și Campania Americană pentru Cavalul Sălbatic.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.