Claudia Feh, Association pour le cheval de Przewalski
Przewalski-hesten, der for nylig blev bragt tilbage fra kanten af udryddelse i Mongoliet, er i sandhed den sidste tilbageværende vilde hest, viser den nye undersøgelse.
Den ydmyge hest har leveret den ældste fuldstændige genomsekvens af nogen art – fra et eksemplar, der er mere end en halv million år gammelt, og som blev fundet frosset i permafrosten i det canadiske Arktis. Fundet, der er offentliggjort i Nature i dag1, skubber den kendte oprindelse af hestefamilien ca. 2 millioner år tilbage og giver en række evolutionære indsigter.
Sekvensen blev udtrukket fra en fodknogle fra en hest, der levede for mellem 780.000 og 560.000 år siden. Ved at sekventere dyrets genom sammen med genomet fra en 43.000 år gammel hest, fem moderne tamhesteracer, en vild Przewalski-hest og et æsel kunne forskerne spore hestefamiliens udviklingshistorie i hidtil uset detaljeringsgrad. De anslår, at den ældste forfader til den moderne Equus-slægt, som omfatter heste, æsler og zebraer, forgrenede sig fra andre dyreslægter for omkring 4 millioner år siden – dobbelt så længe siden, som forskerne tidligere havde troet.
“Vi har slået tidsbarrieren”, siger evolutionsbiolog Ludovic Orlando fra Københavns Universitet, som har ledet arbejdet sammen med kollegaen Eske Willerslev. Orlando bemærker, at det ældste DNA, der tidligere er blevet sekventeret, stammer fra en isbjørn, der er mellem 110.000 og 130.000 år gammel2, og siger: “Pludselig har man adgang til mange flere uddøde arter, end man nogensinde kunne have drømt om at sekventere før.”
Teamet var i stand til at sekventere så gammelt DNA delvist på grund af de frysende jordtemperaturer i det område, hvor knoglen blev fundet, hvilket ville have bremset DNA-forfaldshastigheden.
Men forskerne havde også succes, fordi de havde perfektioneret teknikkerne til at udvinde og forberede DNA’et for at bevare dets kvalitet med henblik på sekventering. De målrettede sig mod væv i fossilet, som har et højt DNA-indhold, f.eks. kollagen. De kombinerede også DNA-sekventeringsteknikker for at få maksimal DNA-dækning – ved hjælp af rutinemæssig næste generations sekventering med enkeltmolekyl-sekventering, hvor en maskine læser DNA’et direkte uden behov for at forstærke det, hvilket kan miste nogle DNA-sekvenser.
Nu er en stor udfordring for området at anvende disse teknikker på andre arter som f.eks. gamle menneskearter, herunder Homo heidelbergensis og Homo erectus, der levede for hundredtusindvis af år til mere end 1 million år siden. Men det er usandsynligt, at sådanne eksemplarer findes begravet i den DNA-bevarende permafrost.
“Den virkelige udfordring lige nu på området er at kombinere disse næste generations sekventeringsteknologier med muligheden for at analysere prøver, der ikke er i permafrost”, siger Carles Lalueza-Fox, en palæogenetiker ved Institute of Evolutionary Biology i Barcelona, Spanien.
Vildheste
Orlando og Willerslevs artikel giver en antydning af de andre typer opdagelser, som disse teknologier kan muliggøre. Deres hold var f.eks. i stand til at understøtte påstanden om, at Przewalski-hesten (Equus ferus przewalskii), som blev bragt tilbage fra næsten udryddelse i Mongoliet ved hjælp af programmer for opdræt i fangenskab, virkelig er den sidste tilbageværende vilde hest, når den sammenlignes genetisk med domesticerede heste.
Forskerne var også i stand til at spore hestepopulationens størrelse over tid ved at lede efter genomiske signaturer for populationsstørrelse og kunne således vise, at populationerne voksede i perioder med rigelige græsarealer, mellem perioder med ekstrem kulde.
Men det er ikke overraskende. Andre forskere siger, at det er et principbevis for, hvordan lignende undersøgelser kan bruges til at udforske de faktorer, der har drevet evolution og artsdannelse. “Denne form for undersøgelse giver os nye synspunkter, der viser os, hvordan evolutionen fungerer,” siger Alan Cooper, direktør for Australian Center for Ancient DNA ved University of Adelaide.
Og selv om Willerslev og Orlando siger, at det teoretisk set ville være muligt at genoplive den gamle hest ved at implantere et moderne hesteæg med det gamle DNA, har de ingen planer om at gøre det. De siger, at det har været en formidabel opgave bare at samle genomet ud fra mange små DNA-fragmenter. Indtil videre foretrækker de at fokusere på at forbedre deres teknikker yderligere, før de tester dem på andre prøver.
Når de har styr på teknikken, forudser Willerslev, at den vil få stor betydning for evolutionsbiologien. “Ancient genomics vil ændre mange af de måder, hvorpå vi hidtil har set på evolutionen,” siger han.
Følg Erika på Twitter på @Erika_Check.