Claudia Feh, Association pour le cheval de Przewalski
Koń Przewalskiego, niedawno przywrócony z krawędzi wyginięcia w Mongolii, jest naprawdę ostatnim pozostałym dzikim koniem, sugeruje nowe badanie.
Skromny koń dostarczył najstarszą pełną sekwencję genomu jakiegokolwiek gatunku – z okazu liczącego ponad pół miliona lat, znalezionego zamrożonego w wiecznej zmarzlinie kanadyjskiej Arktyki. Odkrycie, opublikowane dziś w Nature1, odsuwa znane początki linii koniowatych o około 2 miliony lat i przynosi wiele ewolucyjnych spostrzeżeń.
Sekwencja została pobrana z kości stopy konia, który żył między 780 000 a 560 000 lat temu. Poprzez sekwencjonowanie genomu zwierzęcia, wraz z genomem konia sprzed 43 000 lat, pięciu współczesnych ras koni domowych, dzikiego konia Przewalskiego i osła, naukowcy byli w stanie prześledzić historię ewolucji rodziny koni w bezprecedensowych szczegółach. Szacują oni, że starożytny przodek współczesnego rodzaju Equus, do którego należą konie, osły i zebry, oddzielił się od innych linii zwierząt około 4 milionów lat temu – dwa razy wcześniej niż naukowcy wcześniej sądzili.
„Pokonaliśmy barierę czasu” – mówi biolog ewolucyjny Ludovic Orlando z Uniwersytetu Kopenhaskiego, który kierował pracami wraz z kolegą Eske Willerslevem. Zauważając, że najstarsze sekwencjonowane przed tym DNA pochodziło od niedźwiedzia polarnego w wieku od 110 000 do 130 000 lat2, Orlando mówi: „Nagle masz dostęp do o wiele większej liczby wymarłych gatunków, niż kiedykolwiek wcześniej mogłeś marzyć o sekwencjonowaniu.”
Zespół był w stanie sekwencjonować tak stare DNA częściowo ze względu na mroźne temperatury gruntu w obszarze, w którym znaleziono kość, co spowolniłoby tempo rozpadu DNA.
Ale naukowcy odnieśli również sukces, ponieważ udoskonalili techniki ekstrakcji i przygotowania DNA, aby zachować jego jakość do sekwencjonowania. Celowali w tkanki w obrębie skamieliny, które mają wysoką zawartość DNA, takie jak kolagen. Połączyli również techniki sekwencjonowania DNA, aby uzyskać maksymalne pokrycie DNA – stosując rutynowe sekwencjonowanie następnej generacji z sekwencjonowaniem pojedynczych cząsteczek, w którym maszyna bezpośrednio odczytuje DNA bez potrzeby wzmacniania go, co może spowodować utratę niektórych sekwencji DNA.
Teraz, głównym wyzwaniem dla pola jest zastosowanie tych technik do innych gatunków, takich jak starożytne gatunki ludzkie, w tym Homo heidelbergensis i Homo erectus, które żyły setki tysięcy do ponad 1 milion lat temu. Jednak jest mało prawdopodobne, aby takie okazy zostały odnalezione zakopane w wiecznej zmarzlinie zachowującej DNA.
„Prawdziwym wyzwaniem w tej chwili w tej dziedzinie jest połączenie tych technologii sekwencjonowania następnej generacji z możliwością analizowania próbek spoza wiecznej zmarzliny”, mówi Carles Lalueza-Fox, paleogenetyk z Instytutu Biologii Ewolucyjnej w Barcelonie, Hiszpania.
Dzikie konie
Praca Orlando i Willerslev wskazuje na inne rodzaje odkryć, które te technologie mogą umożliwić. Ich zespół, na przykład, był w stanie poprzeć tezę, że koń Przewalskiego (Equus ferus przewalskii), który został przywrócony do życia od niemalże wymarcia w Mongolii przez programy hodowli w niewoli, jest naprawdę ostatnim pozostałym dzikim koniem, gdy porówna się go genetycznie z końmi udomowionymi.
Badacze byli również w stanie prześledzić wielkość populacji koni w czasie, szukając genomowych sygnatur wielkości populacji, i w ten sposób byli w stanie pokazać, że populacje rosły w okresach obfitych użytków zielonych, pomiędzy czasami ekstremalnego zimna.
Ale to nie jest zaskakujące. Inni badacze twierdzą, że jest to dowód zasady, jak podobne badania mogą być wykorzystywane do badania czynników, które napędzały ewolucję i specjacji. „Ten rodzaj badań daje nam nowe poglądy, które pokazują nam orzechy i śruby tego, jak ewolucja działa”, mówi Alan Cooper, dyrektor University of Adelaide’s Australian Center for Ancient DNA.
Gdy opanują tę technikę, Willerslev przewiduje, że będzie ona miała ogromny wpływ na biologię ewolucyjną. „Starożytna genomika zmieni wiele z dotychczasowych sposobów patrzenia na ewolucję”, mówi.
Śledź Erikę na Twitterze pod adresem @Erika_Check.