mDNR fosilijų analizė paaiškina baltųjų lokių atsiradimą bei Aliaskos karibų prigimtį
24 views
Skip to first unread message
Andrej S
Mar 9, 2010, 4:57:20 PM3/9/10
to G-mokslai
Šiuo metu, mitochondrinės DNR (kaip dabartinės, taip ir senovinės), tyrimai padeda atskleisti neseną iki paskutinių kelių milijonų metų rūšių istoriją. Tie patys mDNR tyrimai davė pradžią žmonių filogeografijos tyrimams, nustatant kokiais keliais ėjo mūsų protėviai kolonizuodami pasaulį. Šiuo metu, be šiuolaikinių pavyzdžių ir šiuolaikinių nagrinėjamų biologinių grupių pasiskirstymų, tyrinėjamos ir senovinės populiacijos išgaunant iš fosilinės medžiagos mtDNR. Ją palyginus su dabartiniais atstovais, galima sužinoti pilnesnį vaizdą kaip vyko populiaciniai biologiniai procesai nagrinėjamose grupėse ganėtinai dideliuose laiko masteliuose (dažniausiai tyrinėjami keli paskutiniai šimtai tūkstančių metų). G-moksluose, jau ne kartą buvo apžvelgti senovinės DNR tyrimų taikymai, atkuriant pingvinų, moa ir žmonių evoliucinę istoriją. Šioje apžvalgoje, pateiksiu du įdomius tyrimus, kur viename buvo aiškinamasi kaip keitėsi Š. Amerikos šiaurinių elnių (karibu) bandos per paskutinius tūkstančius metų ir kokios to pasikeitimo priežastis; tuo tarpu antrame tyrime aprašomos seniausios baltojo lokio žandikaulio liekanos ir iš jo išgautos mtDNR tyrimai, kurių tikslas buvo išsiaiškint baltųjų lokių prigimtį.
Baltosios upės tefra, Viduramžių Karštasis Periodas ir karibų (Rangifer tarandus caribou) rūšies istorija [Šiaurės elnių išsaugojimo paleobiologiją]
Vienas iš pagrindinių šiandieninės tundros rekvizitų yra šiaurės elniai (Rangifer tarandus). Jie yra paplitę aplinkui visą Šiaurės poliarinį ratą, kaip Eurazijoje taip ir Šiaurės Amerikoje. Tai yra vidutinio dydžio elnias, kuris gyvena atvirose vietovėse bei dažnai ganosi nedidelėmis grupėmis, bet sezoniškai susiburia į dideles bandas ir vykdo ilgas migracijas (bent jau laukiniai Šiaurės Amerikos šiauriniai elniai). Taip pat, šie elniai yra mamuto megafaunos reliktas, viena iš nedaugelio rūšių išgyvenusių po pleistoceno pabaigos išmirimo.
"Molecular Ecology" žurnale, mokslininkai iš Anglijos, JAV ir Kanados, atliko šiaurinės Kanados dalies Jukone, karibų populiacijų tyrimą, stengiantis nustatyti šių bandų neseną evoliucinę istorija, tam kad suprasti jų populiacijų dinamikos dėsningumus bei pritaikyti šios rūšies išsaugojimui. Šiuo metu, tyrime nagrinėjamas miškinis karibų porūšis staigiai mažėja, kaip manoma dėl žmogaus ir klimatinių pokyčių poveikio. Todėl, svarbu, sužinoti kaip į aplinkos pokyčius atsakė karibu praeityje, tam kad galima būtu kurti jų išsaugojimo strategijas ateičiai.
Autoriai surinko 5 šiuolaikinių miškinių karibų bandų 42 egzempliorių mtDNR pavzdžius, tam kad nustatyti filogeografinį šios rūšies kintamumą. Tam, kad nustatyti laikinį genetinio kintamumo pobūdį, buvo ištirtos ledynuose užsikonservavusios labai gausios karibų išmatos iš kurių vėliau buvo išgauta mtDNR, vėliau tas išmatas datavus 14C (radioaktyviosios anglies) metodu. Kitas paleo-mtDNR šaltinis buvo karibų kaulai ir dantys surandami amžinajame įšale, kurie taip pat buvo datuoti radioaktyviosios anglies metodika.
Atliktos šiuolaikinių ir senovinių haplotipų analizės rodo, kad Aliaskos miškiniai karibu priklauso bendrai Euarazijos-Beringijos šiaurės elnių grupei, kuri yra tolimiau gimininga Šiaurės Amerikos grupei (t.y. Aliaskos karibai giminingesni Euraziniams šiaurės elniams). Analizė taip pat rodo dinaminę artimą dabarčiai karibų istoriją. Greitai evoliucionuojantis DNR lokusai rodo geografinę bandų struktūrizaciją, o papildomi senovinės DNR duomenys rodo, kad ilga laiką buvusi stabili populiacija (nuo 5 iki 1 tūkst. metų prieš dabartį), patyrė stiprų pasikeitimą, kai nagrinėjamą teritoriją buvo apgyvendinta šalimai esančių bandų. Nes po 1000 metų prieš dabartį, genetinė medžiaga išgauta iš lede slypinčių plaukų ir fekalijų ir dabartinių bandų medžiaga esamose teritorijose yra praktiškai vienoda.
Kaip teigia autoriai, šis populiacinis pasikeitimas yra koicidentiškas su dviem įvykiais: 1 Baltosios upės tefros išsiveržimu pietinėje Aliaskoje ir su 2 Globaliniu atšilimu, Viduramžių Karštuoju Periodu. Baltosios upės tefra susiklojo išsiveržus Čerčilio kalnui prieš 1900-1500 metų (šiaurinis liežuvis) ir prieš 1200 metų prieš dabartį (rytinis liežuvis). Šitie du išsiveržimai buvo du didžiausi išsiveržimai per paskutinius pora tūkstančių metų. Apie 540 tūkst kvadratinių km, buvo padengta pelenais, ir netgi vietovėse nutolusiose per 300 km nuo ugnikalnio, žemė buvo padengta apie 30 cm pelenų sluoksnių. Kaip rodo šiuolaikiniai stebėjimai, netgi 2,5 -10 cm pelenų sluoksnis gali stipriai neigiamai paveikti laukinių ir naminių gyvūnų populiacijas. [Karibų šiuolaikinių populiacijų paplitimą, bei tefra padengtą teritoriją galite pamatyti prisegtame faile - Karibu _bandos _ir_ Baltosios _upes_tefra.jpg. Matomi mažesnis ir senesnis šiaurinis liežuvis, ir naujesnis ir platesnis rytinis]. Taip pat, kaip mini autoriai prie lokalaus karibų išmirimo galėjo prisidėti ir tuo metu pašiltėjęs klimatas (tame regione nustatytas pagal žiedadulkių sudėtį ir chironomidinių dvisparnių padidėjusį akumuliacijos vandens telkinių nuogulose greitį). Jo pašiltėjimas nulėmė didesnį kritulių kiekį, kas žiemos metu sudaro didelę problemą kanopiniams, nes sunkiau tampa judėti ir ieškoti maisto. Kitas faktoriau, kuris taip pat pastebėtas holoceno nuogulose yra tas, kad pašiltėjus klimatui tose vietovėse padaugėjo parazitinių vabzdžių, kurie apsunkino šiaurės elniams gyvenimo sąlygas. Kaip teigia autoriai, šiuo metu negali atskirti, kuris veiksnys buvo lemiamas lokalaus karibų išmirimo metu. Tačiau, gali būti, kad išsiveržimas sunaikino didžiąją dalį populiacijos, tuo tarpu šiltėjantis klimatas neleido jai atsistatyti, ir ji vėliau atsistatė tiktai tuomet kai atėjo mažasis ledynmetis.
Šie šiuolaikinės ir senovinės DNR tyrimai rodo, kad karibų populiacijos yra jautrios išoriniams veiksniams, bet jei yra ganėtinai didelės nelabai tolimose regionuose gyvenančios populiacijos, jos gali rekolonizuoti savo prieš tai užimamą plotą.
Ideali tarpinės Baltųjų lokių (Ursus maritimus) grandies fosilinė mtDNR atskleidžia jų atsiradimo chronologiją
Baltieji lokiai - šiuo metu patys didžiausi sausuminiai plėšrūnai. Suaugusieji individai sveria nuo 230 iki 1000 kg [tačiau pleistocene, taip pat gyveno milžiniškas (iki 1,9 m aukščio, 3,5-3,9 m ilgio, bei 1,2 - 1,5 tonos svorio) baltojo lokio porūšis - Ursus maritimus tyrannus (kas reikštu, baltasis lokys tironas), aprašytas žymaus suomių stuburinių paleontologo Bjorno Kurteno (DeMAster and Stirling, 1981), ir veikiausiai yra antras pagal dydį plėšrusis sausuminis žinduolis, po mioceno epochos, Afrikoje randamo, mastodonų medžiotojo - Megistotherium osteothlastes]. Šiuolaikiniai baltieji lokiai, turintys cirkumpoliarinį paplitimą, ganėtinai gerai išstudijuoti ir netgi tampa globalinio atšilimo paveiktų rūšių simboliu. Tačiau, apie jų evoliucinę istoriją ir atsiskyrimo laiką nuo rudųjų lokių žinoma nedaug, nepaisant to kad šiuo metu yra atlikti jų divergencijos datavimo tyrimai, pasitelkiant molekulinį laikrodį (divergencijos datos, taikant skirtingus metodus, būna skirtingos).
Kaip žinoma iš anksčiau, žinduoliai patyria ganėtinai greitą morfologinę evoliuciją (ne išimtis ir šiuolaikinis žmogus, kuris atsirado kažkur prieš 200 tūkst. metų ir greitai paplito po pasaulį) . Greitą evoliucinę diversifikaciją patyrė ir ursininiai lokiai (gentis Ursus), kuriems šiuo metu priklauso 6 rūšis. Genetiniai tyrimai rodo, kad baltieji lokiai atsirado tiesiogiai iš rudųjų lokių. Viena šiuolaikinė rudųjų lokių populiacija gyvenanti Admiralty, Baranovo ir Čičagovo (ABC) salose, Aliaskos Aleksandrovo arhipelage, yra netgi artimesnė baltiesiems lokiams nei kitiems savo rūšies atstovams [o tai rodo, kad rudieji lokiai yra parafiletiniai, nepaisant to kad jie yra viena rūšis. Baltieji ir rudieji lokiai gali laisvai poruotis, bet dažniausiai gamtoje to nedaro. Taigi, genetinis panašumas ir filogenijos pobūdis dar neparodo, priklausomybės tai pačiai rūšiai. Tarpusavio poravimosi galimybė ir genetinis panašumas, tokiu būdu irgi nėra universalus požymiai apibrėžiantys priklausomybę tai pačiai rūšiai]. Baltųjų lokių atsiskyrimo nuo rudųjų lokių datos įverčiai, remiantis skirtingais duomenimis (nagrinėjamais genetiniais lokusais), varijuoja nuo 70 tūkst iki 1,32 mln. metų prieš dabartį. Toks didelis datų išsimėtimas susijęs su gerų fosilinių kalibracijos datų nebuvimu, nes bendrai paėmus, baltųjų lokių paleontologinis metraštis yra labai nepilnas (nes jie gyvena virš vandenyno, ant ledo, ir jiems numirus jie arba nuskęsta į jūros dugną, arba yra suvalgomi kitų baltųjų lokių).
Tačiau, išleistame online straipsnyje "PNAS" žurnale, kaip tik ir aprašytas seniausias žinomas baltojo lokio apatinis žandikaulis, kurio amžius siekia 130 - 110 tūkst. metų ir kuris buvo surastas Svalbardo archipelage. Atlikti morfometriniai tyrimai rodo, kad šis žandikaulis turi visus baltajam lokiui būdingus požymius. Liekanos taip pat buvo ganėtinai "šviežios", t. y. subfosilinės. Tai leido tyrėjams atlikti senovinės mtDNR metagenominę analizę, kurios metu buvo galu gale nusekvenuotas visas šio individo mtDNR genomas. Atstatytas genomas yra panašaus ilgio kaip ir dabartinių lokių ir rodo didžiausią panašumą su baltaisiais ir ABC salų rudaisiais lokiais (kaip ir tikėtasi). Filogenetinė analizė rodo, kad šis individas yra tarpe, tarp ABC ir baltųjų lokių klados - tai yra jis yra ideali tarpinė grandis kaip filogenetiškai (pagal mažą nukleotidų pakeitimų skaičių), taip ir anagenetiškai (laike) - Lokiu_filogenijos.jpg [pav. A rodo filogeniją surišta su laiku, pav. B rodo neįšaknintą rudųjų-baltųjų lokių filogenetinį medį, kur naujas radinys yra tiesiai ties bifurkacijos taško]. Turint šią liekana ir per nauja sukalibravus molekulinį laikrodį, vidutinis baltųjų ir rudųjų lokių divergencijos laikas yra apie 152 tūkst. metų. Taip pat, filogenetiniai sukalibruoto molekulinio laikrodžio tyrimai, rodo, kad dabartinių baltųjų lokių bendras protėvis (karūninės grupės protėvis) gyveno kažkur prieš 45 tūkst. metų. Tai veikiausiai yra susiję su klimatu susijusiu butelio kaklelio efektu praeityje bei vėlyvesne lokių Arktikos rekolonizacija.
Taip pat, autoriai atliko paleodietologinę analizę, kurios metu naudojantis stabilių izotopų analize (delta 13C metodas), jie nustatė, kuo mito nagrinėjamas fosilinis lokys. Jo mitybiniai ypatumai buvo analogiški kaip ir dabartinių baltųjų lokių bei stipriai skyrėsi nuo rudųjų lokių, kai didžiąją nagrinėjamo lokio maisto dalį sudarė jūros maistas.
Kaip teigia autoriai, apjungiant izotopinius, filogenetinius ir geologinius duomenys į vieną rėmelį, išeitu, kad baltieji lokiai atsirado labai greitai, kaip morfologiškai taip fiziologiškai adaptuojantis prie specifinių aplinkos sąlygų Arkties vandenyne per 10 -30 tūkst. metų nuo atsiskyrimo nuo rudųjų lokių momento. Sekančius laikotarpius jie plėtėsi ir traukėsi areališkai, bet morfologiškai išliko konservatyvus (tipinis pertrauktos pusiausvyros evoliucijos pavyzdys). Autoriai rašo, kad šie unikalus duomenys padės geriau suprasti šios rūšies ekologines savybes, kurios leido jai išgyventi prieš tai buvusį tarpledynmetį (analogišką dabartiniam). Taip pat, jie mini, kad iš šio egzemplioriaus ateityje veikiausiai galima bus nusekvenuoti ir pilną branduolinį genomą, kas kur kas praplatintų mūsų žinias apie baltųjų lokių evoliuciją.
Taigi, šie du tyrimai parodo, kaip naudojant ekologijos, genomikos, paleontologijos ir filogenetikos duomenys, galima gyliau pažinti ne tik nagrinėjamos grupės (rūšies, populiacijos ar bet kokio kito lygio taksono) evoliuciją, bet ir sužinoti, kokiu būdu jie atsakė į aplinkos pokyčius, kas gali padėti suprasti dabartinių aplinkos pokyčių reikšmę jų populiacijų kitimuose.
Nuoroda G-moksluose apie išsaugojimo paleobiologiją:
Conservation Paleobiology
Nuorodos G-moksluose apie senovinės DNR taikymus įvairių biologinių grupių evoliucijos tyrimuose:
Senovinė DNR atskleidžia neolito revoliucijos Europoje paslaptis
Moa ir banginių filogenijos bei šių grupių sąsajos su žemės geologine istorija
Šiltakraujai dinozaurai, šaltakraujos ožkos bei greita molekulinė pingvinų evoliucija
Nuorodos:
Kuhn Tyler S., Keri A. McFarlane, Pamela Groves, Arne O. Moers, Beth Shapiro. Modern and ancient DNA reveal recent partial replacement of caribou in the southwest Yukon. Molecular Ecology, Published Online: 23 Feb 2010 - Straipsnis "Molecular Ecology" žurnale apie dabartinių karibų bandų prigimtį.
Ancient DNA Reveals Caribou History Linked to Volcanic Eruption - Populiarus perpasakojimas "Science Daily" žurnale apie karibų genetinę istoriją.
Charlotte Lindqvista, Stephan C. Schusterb, Yazhou Sunb, Sandra L. Talbotc, Ji Qib, Aakrosh Ratanb, Lynn P. Tomshob, Lindsay Kassonb, Eve Zeyld, Jon Aarse, Webb Millerb, Ólafur Ingólfssonf,g, Lutz Bachmannd, and Øystein Wiig. Complete mitochondrial genome of a Pleistocene jawbone unveils the origin of polar bear. PNAS, Published online before print March 1, 2010. - Straipsnis "PNAS" žurnale apie baltųjų lokių atsiradimą ir unikalaus žandikaulio radimą bei jame esančius mDNR tyrimą.
DeMaster DP , I Stirling. "Ursus maritimus" in Mammalian Species, 1981, pp 1-7 - Straipsnis "Mammalian Species" žurnale apie baltojo lokio biologiją.
How the Polar Bear Got its Coat? - Radiointerviu "Quirks and quarks" laidoje su lokių fosiliją tyrusia mokslininke Charlotte Lindqvist.
--
AS
Baltosios upės tefra, Viduramžių Karštasis Periodas ir karibų (Rangifer tarandus caribou) rūšies istorija [Šiaurės elnių išsaugojimo paleobiologiją]
Vienas iš pagrindinių šiandieninės tundros rekvizitų yra šiaurės elniai (Rangifer tarandus). Jie yra paplitę aplinkui visą Šiaurės poliarinį ratą, kaip Eurazijoje taip ir Šiaurės Amerikoje. Tai yra vidutinio dydžio elnias, kuris gyvena atvirose vietovėse bei dažnai ganosi nedidelėmis grupėmis, bet sezoniškai susiburia į dideles bandas ir vykdo ilgas migracijas (bent jau laukiniai Šiaurės Amerikos šiauriniai elniai). Taip pat, šie elniai yra mamuto megafaunos reliktas, viena iš nedaugelio rūšių išgyvenusių po pleistoceno pabaigos išmirimo.
"Molecular Ecology" žurnale, mokslininkai iš Anglijos, JAV ir Kanados, atliko šiaurinės Kanados dalies Jukone, karibų populiacijų tyrimą, stengiantis nustatyti šių bandų neseną evoliucinę istorija, tam kad suprasti jų populiacijų dinamikos dėsningumus bei pritaikyti šios rūšies išsaugojimui. Šiuo metu, tyrime nagrinėjamas miškinis karibų porūšis staigiai mažėja, kaip manoma dėl žmogaus ir klimatinių pokyčių poveikio. Todėl, svarbu, sužinoti kaip į aplinkos pokyčius atsakė karibu praeityje, tam kad galima būtu kurti jų išsaugojimo strategijas ateičiai.
Autoriai surinko 5 šiuolaikinių miškinių karibų bandų 42 egzempliorių mtDNR pavzdžius, tam kad nustatyti filogeografinį šios rūšies kintamumą. Tam, kad nustatyti laikinį genetinio kintamumo pobūdį, buvo ištirtos ledynuose užsikonservavusios labai gausios karibų išmatos iš kurių vėliau buvo išgauta mtDNR, vėliau tas išmatas datavus 14C (radioaktyviosios anglies) metodu. Kitas paleo-mtDNR šaltinis buvo karibų kaulai ir dantys surandami amžinajame įšale, kurie taip pat buvo datuoti radioaktyviosios anglies metodika.
Atliktos šiuolaikinių ir senovinių haplotipų analizės rodo, kad Aliaskos miškiniai karibu priklauso bendrai Euarazijos-Beringijos šiaurės elnių grupei, kuri yra tolimiau gimininga Šiaurės Amerikos grupei (t.y. Aliaskos karibai giminingesni Euraziniams šiaurės elniams). Analizė taip pat rodo dinaminę artimą dabarčiai karibų istoriją. Greitai evoliucionuojantis DNR lokusai rodo geografinę bandų struktūrizaciją, o papildomi senovinės DNR duomenys rodo, kad ilga laiką buvusi stabili populiacija (nuo 5 iki 1 tūkst. metų prieš dabartį), patyrė stiprų pasikeitimą, kai nagrinėjamą teritoriją buvo apgyvendinta šalimai esančių bandų. Nes po 1000 metų prieš dabartį, genetinė medžiaga išgauta iš lede slypinčių plaukų ir fekalijų ir dabartinių bandų medžiaga esamose teritorijose yra praktiškai vienoda.
Kaip teigia autoriai, šis populiacinis pasikeitimas yra koicidentiškas su dviem įvykiais: 1 Baltosios upės tefros išsiveržimu pietinėje Aliaskoje ir su 2 Globaliniu atšilimu, Viduramžių Karštuoju Periodu. Baltosios upės tefra susiklojo išsiveržus Čerčilio kalnui prieš 1900-1500 metų (šiaurinis liežuvis) ir prieš 1200 metų prieš dabartį (rytinis liežuvis). Šitie du išsiveržimai buvo du didžiausi išsiveržimai per paskutinius pora tūkstančių metų. Apie 540 tūkst kvadratinių km, buvo padengta pelenais, ir netgi vietovėse nutolusiose per 300 km nuo ugnikalnio, žemė buvo padengta apie 30 cm pelenų sluoksnių. Kaip rodo šiuolaikiniai stebėjimai, netgi 2,5 -10 cm pelenų sluoksnis gali stipriai neigiamai paveikti laukinių ir naminių gyvūnų populiacijas. [Karibų šiuolaikinių populiacijų paplitimą, bei tefra padengtą teritoriją galite pamatyti prisegtame faile - Karibu _bandos _ir_ Baltosios _upes_tefra.jpg. Matomi mažesnis ir senesnis šiaurinis liežuvis, ir naujesnis ir platesnis rytinis]. Taip pat, kaip mini autoriai prie lokalaus karibų išmirimo galėjo prisidėti ir tuo metu pašiltėjęs klimatas (tame regione nustatytas pagal žiedadulkių sudėtį ir chironomidinių dvisparnių padidėjusį akumuliacijos vandens telkinių nuogulose greitį). Jo pašiltėjimas nulėmė didesnį kritulių kiekį, kas žiemos metu sudaro didelę problemą kanopiniams, nes sunkiau tampa judėti ir ieškoti maisto. Kitas faktoriau, kuris taip pat pastebėtas holoceno nuogulose yra tas, kad pašiltėjus klimatui tose vietovėse padaugėjo parazitinių vabzdžių, kurie apsunkino šiaurės elniams gyvenimo sąlygas. Kaip teigia autoriai, šiuo metu negali atskirti, kuris veiksnys buvo lemiamas lokalaus karibų išmirimo metu. Tačiau, gali būti, kad išsiveržimas sunaikino didžiąją dalį populiacijos, tuo tarpu šiltėjantis klimatas neleido jai atsistatyti, ir ji vėliau atsistatė tiktai tuomet kai atėjo mažasis ledynmetis.
Šie šiuolaikinės ir senovinės DNR tyrimai rodo, kad karibų populiacijos yra jautrios išoriniams veiksniams, bet jei yra ganėtinai didelės nelabai tolimose regionuose gyvenančios populiacijos, jos gali rekolonizuoti savo prieš tai užimamą plotą.
Ideali tarpinės Baltųjų lokių (Ursus maritimus) grandies fosilinė mtDNR atskleidžia jų atsiradimo chronologiją
Baltieji lokiai - šiuo metu patys didžiausi sausuminiai plėšrūnai. Suaugusieji individai sveria nuo 230 iki 1000 kg [tačiau pleistocene, taip pat gyveno milžiniškas (iki 1,9 m aukščio, 3,5-3,9 m ilgio, bei 1,2 - 1,5 tonos svorio) baltojo lokio porūšis - Ursus maritimus tyrannus (kas reikštu, baltasis lokys tironas), aprašytas žymaus suomių stuburinių paleontologo Bjorno Kurteno (DeMAster and Stirling, 1981), ir veikiausiai yra antras pagal dydį plėšrusis sausuminis žinduolis, po mioceno epochos, Afrikoje randamo, mastodonų medžiotojo - Megistotherium osteothlastes]. Šiuolaikiniai baltieji lokiai, turintys cirkumpoliarinį paplitimą, ganėtinai gerai išstudijuoti ir netgi tampa globalinio atšilimo paveiktų rūšių simboliu. Tačiau, apie jų evoliucinę istoriją ir atsiskyrimo laiką nuo rudųjų lokių žinoma nedaug, nepaisant to kad šiuo metu yra atlikti jų divergencijos datavimo tyrimai, pasitelkiant molekulinį laikrodį (divergencijos datos, taikant skirtingus metodus, būna skirtingos).
Kaip žinoma iš anksčiau, žinduoliai patyria ganėtinai greitą morfologinę evoliuciją (ne išimtis ir šiuolaikinis žmogus, kuris atsirado kažkur prieš 200 tūkst. metų ir greitai paplito po pasaulį) . Greitą evoliucinę diversifikaciją patyrė ir ursininiai lokiai (gentis Ursus), kuriems šiuo metu priklauso 6 rūšis. Genetiniai tyrimai rodo, kad baltieji lokiai atsirado tiesiogiai iš rudųjų lokių. Viena šiuolaikinė rudųjų lokių populiacija gyvenanti Admiralty, Baranovo ir Čičagovo (ABC) salose, Aliaskos Aleksandrovo arhipelage, yra netgi artimesnė baltiesiems lokiams nei kitiems savo rūšies atstovams [o tai rodo, kad rudieji lokiai yra parafiletiniai, nepaisant to kad jie yra viena rūšis. Baltieji ir rudieji lokiai gali laisvai poruotis, bet dažniausiai gamtoje to nedaro. Taigi, genetinis panašumas ir filogenijos pobūdis dar neparodo, priklausomybės tai pačiai rūšiai. Tarpusavio poravimosi galimybė ir genetinis panašumas, tokiu būdu irgi nėra universalus požymiai apibrėžiantys priklausomybę tai pačiai rūšiai]. Baltųjų lokių atsiskyrimo nuo rudųjų lokių datos įverčiai, remiantis skirtingais duomenimis (nagrinėjamais genetiniais lokusais), varijuoja nuo 70 tūkst iki 1,32 mln. metų prieš dabartį. Toks didelis datų išsimėtimas susijęs su gerų fosilinių kalibracijos datų nebuvimu, nes bendrai paėmus, baltųjų lokių paleontologinis metraštis yra labai nepilnas (nes jie gyvena virš vandenyno, ant ledo, ir jiems numirus jie arba nuskęsta į jūros dugną, arba yra suvalgomi kitų baltųjų lokių).
Tačiau, išleistame online straipsnyje "PNAS" žurnale, kaip tik ir aprašytas seniausias žinomas baltojo lokio apatinis žandikaulis, kurio amžius siekia 130 - 110 tūkst. metų ir kuris buvo surastas Svalbardo archipelage. Atlikti morfometriniai tyrimai rodo, kad šis žandikaulis turi visus baltajam lokiui būdingus požymius. Liekanos taip pat buvo ganėtinai "šviežios", t. y. subfosilinės. Tai leido tyrėjams atlikti senovinės mtDNR metagenominę analizę, kurios metu buvo galu gale nusekvenuotas visas šio individo mtDNR genomas. Atstatytas genomas yra panašaus ilgio kaip ir dabartinių lokių ir rodo didžiausią panašumą su baltaisiais ir ABC salų rudaisiais lokiais (kaip ir tikėtasi). Filogenetinė analizė rodo, kad šis individas yra tarpe, tarp ABC ir baltųjų lokių klados - tai yra jis yra ideali tarpinė grandis kaip filogenetiškai (pagal mažą nukleotidų pakeitimų skaičių), taip ir anagenetiškai (laike) - Lokiu_filogenijos.jpg [pav. A rodo filogeniją surišta su laiku, pav. B rodo neįšaknintą rudųjų-baltųjų lokių filogenetinį medį, kur naujas radinys yra tiesiai ties bifurkacijos taško]. Turint šią liekana ir per nauja sukalibravus molekulinį laikrodį, vidutinis baltųjų ir rudųjų lokių divergencijos laikas yra apie 152 tūkst. metų. Taip pat, filogenetiniai sukalibruoto molekulinio laikrodžio tyrimai, rodo, kad dabartinių baltųjų lokių bendras protėvis (karūninės grupės protėvis) gyveno kažkur prieš 45 tūkst. metų. Tai veikiausiai yra susiję su klimatu susijusiu butelio kaklelio efektu praeityje bei vėlyvesne lokių Arktikos rekolonizacija.
Taip pat, autoriai atliko paleodietologinę analizę, kurios metu naudojantis stabilių izotopų analize (delta 13C metodas), jie nustatė, kuo mito nagrinėjamas fosilinis lokys. Jo mitybiniai ypatumai buvo analogiški kaip ir dabartinių baltųjų lokių bei stipriai skyrėsi nuo rudųjų lokių, kai didžiąją nagrinėjamo lokio maisto dalį sudarė jūros maistas.
Kaip teigia autoriai, apjungiant izotopinius, filogenetinius ir geologinius duomenys į vieną rėmelį, išeitu, kad baltieji lokiai atsirado labai greitai, kaip morfologiškai taip fiziologiškai adaptuojantis prie specifinių aplinkos sąlygų Arkties vandenyne per 10 -30 tūkst. metų nuo atsiskyrimo nuo rudųjų lokių momento. Sekančius laikotarpius jie plėtėsi ir traukėsi areališkai, bet morfologiškai išliko konservatyvus (tipinis pertrauktos pusiausvyros evoliucijos pavyzdys). Autoriai rašo, kad šie unikalus duomenys padės geriau suprasti šios rūšies ekologines savybes, kurios leido jai išgyventi prieš tai buvusį tarpledynmetį (analogišką dabartiniam). Taip pat, jie mini, kad iš šio egzemplioriaus ateityje veikiausiai galima bus nusekvenuoti ir pilną branduolinį genomą, kas kur kas praplatintų mūsų žinias apie baltųjų lokių evoliuciją.
Taigi, šie du tyrimai parodo, kaip naudojant ekologijos, genomikos, paleontologijos ir filogenetikos duomenys, galima gyliau pažinti ne tik nagrinėjamos grupės (rūšies, populiacijos ar bet kokio kito lygio taksono) evoliuciją, bet ir sužinoti, kokiu būdu jie atsakė į aplinkos pokyčius, kas gali padėti suprasti dabartinių aplinkos pokyčių reikšmę jų populiacijų kitimuose.
Nuoroda G-moksluose apie išsaugojimo paleobiologiją:
Conservation Paleobiology
Nuorodos G-moksluose apie senovinės DNR taikymus įvairių biologinių grupių evoliucijos tyrimuose:
Senovinė DNR atskleidžia neolito revoliucijos Europoje paslaptis
Moa ir banginių filogenijos bei šių grupių sąsajos su žemės geologine istorija
Šiltakraujai dinozaurai, šaltakraujos ožkos bei greita molekulinė pingvinų evoliucija
Nuorodos:
Kuhn Tyler S., Keri A. McFarlane, Pamela Groves, Arne O. Moers, Beth Shapiro. Modern and ancient DNA reveal recent partial replacement of caribou in the southwest Yukon. Molecular Ecology, Published Online: 23 Feb 2010 - Straipsnis "Molecular Ecology" žurnale apie dabartinių karibų bandų prigimtį.
Ancient DNA Reveals Caribou History Linked to Volcanic Eruption - Populiarus perpasakojimas "Science Daily" žurnale apie karibų genetinę istoriją.
Charlotte Lindqvista, Stephan C. Schusterb, Yazhou Sunb, Sandra L. Talbotc, Ji Qib, Aakrosh Ratanb, Lynn P. Tomshob, Lindsay Kassonb, Eve Zeyld, Jon Aarse, Webb Millerb, Ólafur Ingólfssonf,g, Lutz Bachmannd, and Øystein Wiig. Complete mitochondrial genome of a Pleistocene jawbone unveils the origin of polar bear. PNAS, Published online before print March 1, 2010. - Straipsnis "PNAS" žurnale apie baltųjų lokių atsiradimą ir unikalaus žandikaulio radimą bei jame esančius mDNR tyrimą.
DeMaster DP , I Stirling. "Ursus maritimus" in Mammalian Species, 1981, pp 1-7 - Straipsnis "Mammalian Species" žurnale apie baltojo lokio biologiją.
How the Polar Bear Got its Coat? - Radiointerviu "Quirks and quarks" laidoje su lokių fosiliją tyrusia mokslininke Charlotte Lindqvist.
--
AS
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages