Az ősi elefántok és masztodonok teljesen le voltak maradva a fajok közötti csontozástól

Az elefántok története – a gigantikus gyapjas mamutoktól a modern erdőben élő vastagbőrűekig – bonyolultabb, mint gondoltuk. A modern és ősi elefántok genomjának elemzése azt mutatja, hogy a kereszteződés és a hibridizáció fontos aspektusa volt az elefántok evolúciójának.

A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban ma közzétett új kutatás azt mutatja, hogy az ősi elefántok nagyon is a fajok közötti keveredés termékei voltak. Az elefántokat – mind az ősi múltban élteket, mind a ma élőket – ez a párosodási gyakorlat alakította ki, de a két fennmaradt elefántfaj már nem foglalkozik ezzel.

A közeli rokon emlősfajok közötti kereszteződés meglehetősen gyakori. Jó példa erre ma a barnamedve és a jegesmedve, a szumátrai és a borneói orangután, valamint az eurázsiai aranysakál és a szürke farkas. Az evolúció elég jó munkát végez az előnyös új tulajdonságok kialakításában a véletlen mutáció erejével, de semmi sem hasonlítható a kereszteződéshez, amikor két különböző faj tulajdonságai keverednek. Sőt, ősi őseink is benne voltak a keresztezésben: az anatómiailag modern emberek a neandervölgyiekkel és a denisovaiakkal is összejöttek. Tehát bizonyos értelemben mi is egyfajta hibrid faj vagyunk.

Az elefántok, mint az új tanulmány rámutat, hasonló múltúak – bár korábban nem méltányolt mértékben.

“A kereszteződések segíthetnek megmagyarázni, hogy a mamutok miért voltak ilyen sikeresek ilyen változatos környezetben és ilyen hosszú ideig – mondta Hendrik Poinar, a McMaster Egyetem evolúciós genetikusa és a tanulmány társszerzője egy nyilatkozatban. “Fontos, hogy ezek a genomikai adatok azt is elmondják, hogy a biológia rendezetlen, és hogy az evolúció nem szervezett, lineáris módon történik.”

A tanulmány vezető szerzője, Eleftheria Palkopoulou, a Harvard Medical School munkatársa a McMaster, az MIT és a Harvard Broad Institute, az Uppsala Egyetem és a Potsdami Egyetem munkatársaival együtt 14 élő és kihalt elefántfaj genomját szekvenálta, köztük több gyapjas mamut genomot, egy kolumbiai mamut genomot (tudományos szempontból először), több ázsiai elefánt genomot, egy pár afrikai erdei elefánt genomot, két egyenesfogú elefánt genomot, két afrikai szavanna elefánt genomot, és meglepő módon egy pár amerikai masztodon genomot (amelyek technikailag nem elefántok). Hihetetlen, de a kutatóknak sikerült jó minőségű genomokat előállítaniuk olyan mintákból, amelyeket nem fagyasztottak le, és amelyek több mint 100 000 évesek; a génszekvenciákat a jól megőrződött maradványokban talált csontdarabokból és fogakból nyerték ki.

“Az összes ilyen ősi elefánt és masztodon génállományának együttes elemzése felhúzta a függönyt az elefántok populációtörténetéről, és olyan komplexitást tárt fel, amelyről korábban egyszerűen nem volt tudomásunk” – mondta Poinar.

A kutatók például megtudták, hogy az ősi egyenesfülű elefánt – egy kihalt faj, amely 780 000 és 50 000 évvel ezelőtt toporgott Európában – hibrid faj volt, DNS-ének egyes részei hasonlítottak egy ősi afrikai elefántra, a gyapjas mamutra és az erdei elefántokra, amelyek közül az utóbbiak ma is élnek. További bizonyítékokat is feltártak, amelyek alátámasztják azt a feltételezést, hogy a mamutok két faja – a kolumbiai és a gyapjas mamut – kereszteződött. Ezt az elképzelést először Poinar vetette fel 2011-ben. Különböző élőhelyeik és méreteik ellenére ezek az élőlények valószínűleg a jégkorszakok határán és Észak-Amerika mérsékeltebb éghajlatú régióiban futottak össze egymással. Valójában nem meglepő, hogy ezek az ősi elefántok gyakran összefutottak egymással; egy ideig a mamutok területe a mai Portugáliától és Spanyolországtól egészen az USA keleti partvidékéig terjedt.

A kutatók azt is megtudták, hogy a két ma is élő elefántfaj, az erdei és a szavannaelefánt körülbelül 2 millió és 5 millió évvel ezelőtt vált el egy közös őstől, de az elmúlt 500 ezer évben szinte teljesen elszigetelten éltek. Annak ellenére, hogy szomszédos élőhelyeken élnek, ezek az elefántok nem szeretnek keveredni.”

“Megfigyelés alapján az emberek tudták, hogy a szavannai és az erdei elefántok nem nagyon keveredtek egymással. Ha mégis, az utódok nem éltek túl jól” – mondta a Gizmodónak Rebekah Rogers, a Berkeley evolúciós genetikusa, aki nem vett részt az új tanulmányban. “Ez a tanulmány azt mondja, hogy az elefántok nem lopakodtak a hátunk mögött, vagy nem adták tovább a géneket alacsonyabb arányban. A genetika azt sugallja, hogy a sikeres kereszteződések aránya nagyon alacsony volt.”

Rogers szerint a tanulmány azt is elmondja, hogy amit mi nagy fizikai különbségekként látunk, talán nem is olyan jelentős különbségek az elefántok számára.

“Amikor megnézzük a mamutokat az elefántokkal összehasonlítva, azonnal észrevesszük a szőrzetüket, a púpjukat és a keringési rendszerükben lévő különbségeket” – mondta. “Ez a tanulmány azt sugallja, hogy láthatjuk, hogy sikeresebben kereszteződtek, mint az afrikai szavannaelefántok és az erdei elefántok, amelyek számunkra nagyon hasonlónak tűnnek.”

Rogers különösen izgatott, hogy a kutatóknak sikerült genetikai szekvenciaadatokat szerezniük egy borneói elefántról. Ezek nagyon kis populációk, amelyek már jó ideje elszigeteltek, és az új tanulmány eredményei megfelelnek ennek a valóságnak, mivel feltárják a nagyon alacsony genetikai diverzitásukat.

“Ez egy nagyon klassz tanulmány” – mondta a Gizmodónak Vincent J. Lynch, a Chicagói Egyetem evolúciós genetikusa, aki nem vett részt a kutatásban. “A munka jó, és nem látok semmilyen komoly korlátozást vagy fenntartást. Az általuk közölt filogenezis jól alátámasztott.”

Lynch számára a tanulmány legmeglepőbb aspektusa az volt, hogy milyen sok ősi hibridizáció zajlott az elefántok történetében, különösen az egyenesfülűek és a gyapjas mamutok között. Azt is mondja, hogy az új tanulmány a nyílt tudomány nagyszerű példája.

“Az afrikai elefántok genomját 2005-ben hoztuk nyilvánosságra, és csak ezzel a cikkel tettük hivatalosan közzé” – mondta a Gizmodónak. “Ez 13 év, ami alatt mi és mások is felhasználhattuk az afrikai elefántok genomját a saját kutatásainkban. A régi módszerekkel ez a genom zárt ajtók mögött maradt volna, és csak néhány kiválasztottnak lett volna hozzáférése. Azzal, hogy 2005-ben nyilvánosságra hoztuk a genomot, esélyt adunk a közösségnek arra, hogy a tudományt előbbre vigye, miközben ezek a szerzők elvégzik azt a kemény munkát, hogy az összes többi elefánt genomját is szekvenálják a tanulmányukhoz.”

A jövőre nézve a kutatók szeretnék feltárni, hogy a genetikai tulajdonságok keveredése hogyan (és ha) előnyös lehetett az elefántok evolúciója szempontjából, mint például a fokozott tolerancia a hevenyészett élőhelyekkel és az éghajlatváltozással szemben.