Ученые секвенировали ДНК из отложений в пещере на севере Мексики и получили в итоге ядерные геномы двух видов североамериканских медведей.
Исследования пещеры Чикиуите (Chiquihuite) ведутся с 2012 года. Там были обнаружены каменные орудия труда возрастом от 25 000 до 30 000 лет. В нынешнем исследовании молекулярный палеоэколог Миккель Винтер Педерсен (Mikkel Winther Pedersen) и его коллеги хотели определить, какие еще виды животных бывали в этой пещере. Для этого они взяли 48 образцов с разных уровней отложений на дне пещеры и попытались извлечь ДНК. При этом они не остановились на выделении только митохондриальной ДНК, как делалось в предыдущих работах по выделению древней ДНК из почвы, а секвенировали всю ДНК в каждом образце. Для этого ученые воспользовались методами, позволяющими расшифровать миллиарды нуклеотидных оснований всего за несколько дней, и разработали компьютерное программное обеспечение для обработки и анализа всех этих данных.
«Когда животное или человек мочится или испражняется, клетки организма также выводятся из организма. И фрагменты ДНК этих клеток — это то, что мы можем обнаружить в образцах почвы. Используя чрезвычайно мощные методы секвенирования, мы впервые реконструировали геномы — генетические профили — на основе об этих фрагментов», — объясняет палеогенетик Эске Виллерслев из Копенгагенского университета.
Исследователи секвенировали геномы двух видов медведей, посещавших пещеру. Прочитанные фрагменты они сопоставили с ДНК медведей, уже имеющимися в общедоступных базах данных. По митохондриальной ДНК исследователи смогли определить, что предки медведей барибалов (Ursus americanus) жили в районе пещеры долгое время — в течение по крайней мере 3000 лет. Другой геном соответствовал ныне исчезнувшему виду — гигантскому короткомордому медведю (Arctodus simus), который вымер около 11 000 лет назад и наиболее известен по окаменелостям, найденным в Канаде.
Результаты позволили выяснить судьбу медведей Северной Америки во время последнего оледенения и сразу после него. Сравнив геномы древних барибалов с геномами их сородичей со всей Северной Америки, команда Педерсена выяснила, что по мере исчезновения льда в Северной Америке некоторые барибалы переместились на север, распространившись вплоть до Аляски. Другие спаривались с барибалами с более далекого запада, а их потомки впоследствии заселили юго-запад США.
Авторы подчеркивают, что их работа не только дает представление о судьбе американских медведей, но и служит доказательством действенности метода. Она демонстрирует, как можно анализировать древнюю ДНК из образцов окружающей среды аналогично тому, как это делается сейчас с ДНК из ископаемых останков животных.
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
