Claudia Feh, Association pour le cheval de Przewalski
Przewalski-hästen, som nyligen återföddes från gränsen till utrotning i Mongoliet, är den sista vilda hästen som återstår, enligt den nya studien.
Den ödmjuka hästen har levererat den äldsta fullständiga genomsekvensen av någon art – från ett exemplar som är mer än en halv miljon år gammalt och som hittades fruset i permafrosten i det kanadensiska Arktis. Upptäckten, som publiceras i Nature idag1, flyttar tillbaka det kända ursprunget för hästsläktet med cirka 2 miljoner år och ger en rad olika evolutionära insikter.
Sekvensen utvanns från ett fotben från en häst som levde för mellan 780 000 och 560 000 år sedan. Genom att sekvensera djurets arvsmassa tillsammans med arvsmassan från en 43 000 år gammal häst, fem moderna tama hästraser, en vild Przewalski-häst och en åsna kunde forskarna spåra hästfamiljens evolutionära historia i en aldrig tidigare skådad detalj. De uppskattar att den gamla förfadern till det moderna Equus-släktet, som omfattar hästar, åsnor och zebror, förgrenade sig från andra djurlinjer för cirka 4 miljoner år sedan – dubbelt så länge sedan som forskarna tidigare hade trott.
”Vi har slagit tidsbarriären”, säger evolutionsbiologen Ludovic Orlando vid Köpenhamns universitet, som ledde arbetet tillsammans med kollegan Eske Willerslev. Orlando påpekar att det äldsta DNA som tidigare sekvenserats kom från en isbjörn som var mellan 110 000 och 130 000 år gammal2 och säger: ”Plötsligt har man tillgång till många fler utdöda arter än vad man någonsin hade kunnat drömma om att sekvensera tidigare.”
Teamet kunde sekvensera så gammalt DNA delvis på grund av de iskalla marktemperaturerna i det område där benet hittades, vilket skulle ha bromsat hastigheten på DNA:s nedbrytning.
Men forskarna var också framgångsrika eftersom de hade fulländat tekniker för att extrahera och förbereda DNA:t för att bevara dess kvalitet för sekvensering. De riktade in sig på vävnad i fossilet som har ett högt DNA-innehåll, till exempel kollagen. De kombinerade också DNA-sekvenseringstekniker för att få maximal DNA-täckning – genom att använda rutinmässig nästa generations sekvensering med enkelmolekylär sekvensering där en maskin direkt läser DNA:t utan att behöva förstärka det upp som kan förlora vissa DNA-sekvenser.
En stor utmaning för området är nu att tillämpa dessa tekniker på andra arter, t.ex. gamla människoarter, inklusive Homo heidelbergensis och Homo erectus, som levde för hundratusentals till mer än 1 miljon år sedan. Men det är osannolikt att sådana exemplar hittas begravda i den DNA-bevarande permafrosten.
”Den verkliga utmaningen just nu på området är att kombinera dessa nästa generations sekvenseringstekniker med möjligheten att analysera prover som inte är permafrostprover”, säger Carles Lalueza-Fox, paleogenetiker vid institutet för evolutionsbiologi i Barcelona, Spanien.
Vildhästar
Orlando och Willerslevs artikel ger en antydan om andra typer av upptäckter som denna teknik kan möjliggöra. Deras team kunde till exempel stödja påståendet att Przewalski-hästen (Equus ferus przewalskii), som fördes tillbaka från nära utrotning i Mongoliet genom program för uppfödning i fångenskap, verkligen är den sista kvarvarande vildhästen när den jämförs genetiskt med domesticerade hästar.
Forskarna kunde också spåra hästpopulationens storlek över tid genom att leta efter genomiska signaturer för populationsstorlek, och kunde på så sätt visa att populationerna växte under perioder med rikligt med gräsmarker, mellan perioder med extrem kyla.
Men det är inte förvånande. Andra forskare menar att det är ett principbevis för hur liknande studier kan användas för att utforska de faktorer som har drivit evolution och artbildning. ”Den här typen av studier ger oss nya synpunkter som visar oss hur evolutionen fungerar”, säger Alan Cooper, föreståndare för Australian Center for Ancient DNA vid University of Adelaide.
Och även om Willerslev och Orlando säger att det teoretiskt sett skulle vara möjligt att återuppliva den gamla hästen genom att implantera ett modernt hästägg med det gamla DNA:t, har de inga planer på att göra det. De säger att det har varit en formidabel uppgift bara att sätta ihop genomet från många små DNA-fragment. För tillfället föredrar de att fokusera på att ytterligare förbättra sin teknik, innan de testar den på andra prover.
När de behärskar tekniken förutspår Willerslev att den kommer att ha en enorm inverkan på evolutionsbiologin. ”Ancient genomics kommer att förändra många av de sätt vi hittills har sett på evolutionen”, säger han.
Följ Erika på Twitter på @Erika_Check.