Claudia Feh, Association pour le cheval de Przewalski
Het Przewalskipaard, dat onlangs in Mongolië van de rand van de afgrond werd teruggebracht, is echt het laatste overblijvende wilde paard, suggereert de nieuwe studie.
Het nederige paard heeft de oudste volledige genoomsequentie van welke soort dan ook opgeleverd – van een exemplaar van meer dan een half miljoen jaar oud, gevonden bevroren in de permafrost van het Canadese Noordpoolgebied. De vondst, vandaag gepubliceerd in Nature1, duwt de gekende oorsprong van de paardenstam met ongeveer 2 miljoen jaar terug, en levert een verscheidenheid aan evolutionaire inzichten op.
De sequentie werd gehaald uit een voetbot van een paard dat tussen 780.000 en 560.000 jaar geleden leefde. Door het genoom van het dier te sequencen, samen met dat van een 43.000 jaar oud paard, vijf moderne gedomesticeerde paardenrassen, een wild Przewalski’s paard en een ezel, waren de onderzoekers in staat om de evolutionaire geschiedenis van de paardenfamilie in ongekend detail te traceren. Zij schatten dat de oude voorouder van het moderne geslacht Equus, waartoe paarden, ezels en zebra’s behoren, zich ongeveer 4 miljoen jaar geleden heeft afgesplitst van andere dierlijnen – twee keer zo lang geleden als wetenschappers eerder hadden gedacht.
“We hebben de tijdbarrière verslagen,” zegt evolutiebioloog Ludovic Orlando van de Universiteit van Kopenhagen, die het werk leidde met collega Eske Willerslev. Orlando merkt op dat het oudste DNA dat hiervoor werd gesequenced afkomstig was van een ijsbeer van 110.000 tot 130.000 jaar oud2. “Plotseling heb je toegang tot veel meer uitgestorven soorten dan je ooit had kunnen dromen om te sequencen.”
Het team was in staat om zulk oud DNA te sequencen deels vanwege de vriestemperaturen in de grond in het gebied waar het bot werd gevonden, die de snelheid van DNA-afbraak zouden hebben vertraagd.
Maar de onderzoekers waren ook succesvol omdat ze technieken hadden geperfectioneerd voor het extraheren en voorbereiden van het DNA om de kwaliteit ervan te behouden voor sequencing. Ze richtten zich op weefsel in het fossiel dat een hoog DNA-gehalte heeft, zoals collageen. Ze combineerden ook DNA-sequencingtechnieken om een maximale DNA-dekking te krijgen – door routinematige next-generation sequencing te gebruiken met single-molecule sequencing waarbij een machine het DNA direct leest zonder het te hoeven versterken, wat sommige DNA-sequenties kan verliezen.
Nu is een grote uitdaging voor het veld om deze technieken toe te passen op andere soorten, zoals oude mensensoorten, waaronder Homo heidelbergensis en Homo erectus, die honderdduizenden tot meer dan 1 miljoen jaar geleden leefden. Maar het is onwaarschijnlijk dat dergelijke specimens begraven worden gevonden in de DNA-behoudende permafrost.
“De echte uitdaging op dit moment in het veld is het combineren van deze next-generation sequencing technologieën met de mogelijkheid om niet-permafrost monsters te analyseren,” zegt Carles Lalueza-Fox, een paleogeneticus aan het Instituut voor Evolutionaire Biologie in Barcelona, Spanje.
Wilde paarden
Orlando en Willerslev’s artikel laat zien welke andere ontdekkingen deze technologieën mogelijk kunnen maken. Hun team, bijvoorbeeld, was in staat om de stelling dat de Przewalski’s paard (Equus ferus przewalskii), die werd teruggebracht van bijna-uitsterven in Mongolië door gevangen-fokprogramma’s, is echt de laatst overgebleven wilde paard wanneer genetisch vergeleken met gedomesticeerde paarden te ondersteunen.
De onderzoekers konden ook de omvang van de paardenpopulatie in de tijd traceren door te zoeken naar genomische handtekeningen van de omvang van de populatie, en konden zo aantonen dat de populaties groeiden in perioden van overvloedig grasland, tussen perioden van extreme koude.
Maar dat is niet verrassend. Andere onderzoekers zeggen dat het een proof of principle is voor hoe soortgelijke studies kunnen worden gebruikt om de factoren te onderzoeken die evolutie en soortvorming hebben aangedreven. “Dit soort studies geeft ons nieuwe inzichten die ons de moeren en bouten laten zien van hoe evolutie werkt,” zegt Alan Cooper, directeur van het Australian Center for Ancient DNA van de Universiteit van Adelaide.
Wanneer ze de techniek onder de knie hebben, voorspelt Willerslev dat die een enorme impact zal hebben op de evolutiebiologie. “Ancient genomics will change a lot of the ways we look at evolution to date,” zegt hij.
Volg Erika op Twitter op @Erika_Check.