永久凍土地域の凍った地面は、驚くほど優れたタイムカプセルであることが再び証明されました。研究者たちは、100万年以上前のマンモスの遺物から遺伝物質を抽出し、その配列を決定することに成功しました。動物のDNAは、これまでに調査に成功した中で最も古いものである。また、氷河期の長頭類の系統発生に関する新たな情報も明らかになりました。最古のマンモスはケナガマンモスではなく、これまで知られていなかったユーラシアの種に属しており、北アメリカのプレーリーマンモスはシベリアのケナガマンモスとの交雑によって生じた可能性があります。
マンモスは氷河期の動物相の中で最大であり、おそらく最もよく知られている代表動物です。毛深く寒冷に適応した長鼻類の前身はおそらく約500万年前にアフリカで誕生し、その後北に広がり、最終的には地球の北半球全体に定着したと考えられる。約 250 万年前、まだ象によく似ていたミナミマンモス (Mammuthus meridionalis) が出現し、その後草原マンモス (Mammuthus trogontherii) が発達しました。現在の学説によれば、プレーリーマンモス（Mammuthus columbi）は約150万年前にベーリング海峡を経由して北米に移動した草原マンモスから出現し、ケナガマンモス（Mammuthus primigenius）はシベリアと北欧に広がったという。これら 2 種は氷河期を最も長く生き残り、厚い毛皮と耐寒性のおかげで、氷河期の草原やツンドラの厳しい気候に特によく適応しました。
100万年以上前のDNAを初めて復元
しかし、プレーリーマンモスがいつどのようにして発生したのか、またケナガマンモスとどのような関係があるのかはこれまで不明であった。より明確にするために、ストックホルム古遺伝学センターのトム・ファン・デル・ファルク氏とその同僚は現在、3頭のマンモスの歯の化石から古代のDNAを取得しようとしている。これらはシベリア北東部の永久凍土で発見されました。この永久凍土は細胞成分や分子を分解から守るため、歯の材質から遺伝子断片を単離して配列決定できると期待されていた。 3つのマンモスの遺物のうち最も古いものは、発見場所にちなんで「クレストフカ」と名付けられ、120万年から160万年前のもので、ステップマンモスの特徴を示している。 2 番目のアディカも草原マンモスに似ており、年齢は約 130 万年です。 3番目の牙であるチュコチャはケナガマンモスに由来し、約68万年前のものです。
研究者らは、これら 3 つのマンモスのほぼ完全なミトコンドリア DNA の配列を決定するのに十分な遺伝子断片を 3 つの遺物すべてから単離することに成功しました。このタイプの DNA は細胞核の遺伝物質の一部ではありませんが、細胞の発電所であるミトコンドリアに存在します。この DNA は母系を通じてのみ受け継がれるため、家族関係を再構築するのに特に適しています。しかし、100万年以上前の化石からこのDNAが抽出されたのは初めてで、これまでに配列決定された最古のDNAが2013年に70万年前の古代馬の骨から単離された。現在の研究は、永久凍土が古い遺伝物質も十分に保存できることを示している。 「大きな問題の 1 つは、どこまで遡れるかということです」と、ファン デル ウォーク氏の同僚であるアンダース ゲーターストロム氏は言います。 「200万年前、おそらく260万年前まで遡ればDNAを回収できるのではないかと思います。」以前は永久凍土がなかったので、これが最も外側の限界です。
プレーリーマンモスは雑種だった
しかし、また興味深いのは、3 つのマンモスのゲノムの比較によって、氷河期の長頭類の進化について何が明らかになったのかということです。最古のマンモスであるクレストフカがこれまで知られていなかったマンモスの系統に属していることを明らかにしたからだ。これは少なくとも200万年前に他のすべてのシベリアマンモスの系統から分かれたに違いない。 「それは私たちにとって全くの驚きでした」とファン・デル・ウォーク氏は言います。 「これまでの研究はすべて、当時シベリアにステップマンモスだけが存在していたことを示唆していた。しかし、私たちの DNA 分析は、2 つの異なる遺伝的系統が存在することを示しており、おそらく 2 つの異なる種のマンモスさえも存在することを示しています。」遺伝子比較によると、約150万年前にシベリアから北アメリカに移動したのは草原マンモスではなく、クレストフカマンモスだった。したがって、この大陸の最初のマンモスはこの新たに発見された系統に属しており、後にプレーリーマンモスが発展したのもこの系統でした。
しかし、研究者らの報告によると、プレーリーマンモスの創造には別のプレイヤーが関与していたという。これによると、その遺伝物質の約 40 パーセントはクレストフカ マンモスに由来し、約 60 パーセントはケナガマンモスに由来します。 「これは重要な発見です」とストックホルムのスウェーデン自然史博物館の共著者パトリシア・ペクネロヴァ氏は言う。 「北米氷河期の動物相の象徴の一つであるプレーリーマンモスは、約42万年前に起こった交配によって進化したようだ。」どうやら、シベリアのケナガマンモスは最近ベーリング海峡を通って北米に移住し、そこですでにそこに生息していたクレストフカマンモスと交尾したようです。
3 つの化石マンモスのゲノム比較により、これまでの想定に反して、最も古い形態のマンモスでも寒冷気候への適応があったことも明らかになりました。長腹類に厚い毛皮、断熱脂肪層、耐寒性、その他の北極環境への適応をもたらした遺伝子変異は、ステップマンモスの一種に相当するマンモスの化石であるアディカにすでに存在していた。 「我々の分析では、寒冷適応のほとんどがケナガマンモスの祖先にすでに存在していたことが分かりました」とファン・デル・ウォーク氏の同僚デイビッド・ディエス・デル・モリーノ氏は言う。
出典: Tom van der Valk (古遺伝学センター、ストックホルム) 他、Nature、 doi: 10.1038/s41586-021-03224-9
