Сокровища вечной мерзлоты: как помёт сусликов раскрыл тайны ледникового периода

Замороженные экскременты доисторических сусликов битком набиты ДНК зверей ледникового периода, включая шерстистых мамонтов, загадочную крупную кошку и огромное множество других организмов. Эта находка представляет собой поразительно детальный генетический снимок древней жизни на суровом канадском Юконе.

Хотя в помёте сусликов был найден генетический материал крупных существ, эти грызуны не были хищниками. Они были всеядными оппортунистами, которые лакомились разнообразными растениями и грибами, а также насекомыми, мелкими грызунами и падалью — точно так же, как сегодня это делают арктические суслики (Urocitellus parryii) на Юконе и в других частях северо-запада Северной Америки и Сибири.

Однако, как предупреждают исследователи, у арктических сусликов есть привычка собирать и хранить в своих норах различные предметы, что со временем могло привнести в помёт дополнительную ДНК и, возможно, объяснить некоторые обнаруженные генетические сигналы. Кроме того, ДНК хищников могла попасть в норы, потому что те пытались охотиться на самих сусликов.

«Современные арктические суслики на Юконе ведут себя как своего рода крысы-паковщики, — говорится в заявлении ведущего автора исследования Тайлера Мёрчи, палеогеномика из Института Хакай в Британской Колумбии, Канада. — Они рыскают по округе, собирают кучу разных кусочков растений, костей, семян и тащат всё это к себе в нору».

Так что, лакомились ли эти древние грызуны падалью и прочей снедью или просто складировали это у себя дома, их помёт помогает раскрыть флору и фауну Берингии — древнего региона, некогда охватывавшего северо-восточную Азию и северо-запад Северной Америки, когда континенты были соединены сухопутным мостом во время последнего ледникового периода. Результаты были опубликованы во вторник (9 июня) в журнале Nature Communications.

Детективы по фекалиям

Для исследования ученые проанализировали образцы, извлеченные из окаменевших экскрементов, которые тысячелетиями сохранялись в норах глубоко в вечной мерзлоте Юкона, граничащего с Аляской. Эти фекалии, древнейшим из которых около 700 000 лет, стали необычайной сокровищницей древней экологической ДНК множества видов растений, микробов, грибов и животных.

Примечательно, что генетический материал из 700-тысячелетнего помёта сусликов входит в число старейших когда-либо найденных и секвенированных ДНК, по словам авторов.

«Исследование показывает, что копролиты, или экскременты сусликов, сохраняют удивительно разнообразные генетические «снимки» древней Берингии, что делает их исключительными хранилищами для понимания эволюционных и экологических изменений в глубоком прошлом», — заявил соавтор исследования Хендрик Пойнар, директор Центра древней ДНК Университета Макмастера в Онтарио.

«Это помогает реконструировать палеосреду в гораздо более давние времена, давая представление об изменениях окружающей среды, эволюции мегафауны, расселении и, в конечном счете, вымирании», — добавил Пойнар.

В ходе своего расследования исследователи извлекли древнюю экологическую ДНК из коллекции копролитов сусликов. Это дало команде достаточное количество хорошо сохранившегося генетического материала, чтобы восстановить более 18 митохондриальных геномов, в том числе шерстистых мамонтов (Mammuthus primigenius), ныне вымерших степных бизонов (Bison priscus), лошадей (Equus), американского беляка (Lepus americanus) и самого арктического суслика.

Митохондриальный геном, или митогеном, — это полный набор ДНК, находящийся внутри митохондрий — крошечных структур в клетках, вырабатывающих энергию. Митогеном, собранный из образца возрастом 700 000 лет, представляет собой старейший митогеном, когда-либо восстановленный из древних фекалий, сообщается в исследовании.

Команда также обнаружила в копролитах более слабые генетические следы целого ряда других животных, включая свидетельства присутствия леммингов (Lemmus), карибу (Rangifer tarandus), серых волков (Canis lupis) и крупной кошки — возможно, пумы или вымершего американского гепарда (Miracinonyx trumani), — а также грибы, бактерии и более 200 групп растений.

Ключ к разгадке древнего мира: почему это открытие меняет правила игры

Учитывая обнаруженный богатейший архив генетического материала, находка может проложить путь к будущим открытиям, считают исследователи. Но ценность этой работы выходит далеко за рамки простого перечисления видов. Она позволяет ученым заглянуть в такие глубины времени, которые ранее были недоступны для прямого генетического анализа, и проследить, как целые экосистемы реагировали на климатические сдвиги.

«Главное, что, я надеюсь, люди вынесут из этой работы, — это ощущение неожиданной тайны, которую можно найти в останках, в противном случае оставленных без внимания», — сказал Мёрчи в видео-заявлении.

Тот факт, что столь древняя ДНК прекрасно сохранилась именно в вечной мерзлоте, делает эти находки особенно актуальными сегодня. По мере потепления климата и таяния многолетнемёрзлых пород, наука оказывается в гонке со временем: нужно успеть извлечь и изучить эти молекулярные «капсулы времени», прежде чем они разрушатся. Каждая такая гранула — это не просто грязь, а машина времени, позволяющая буквально по крупицам восстановить портрет мира, исчезнувшего тысячи веков назад.