Матиас, занявшись митохондриальной ДНК, ухитрился собрать цепочку длиной больше тысячи нуклеотидов. Как? Он размножил участки, которые перекрывались друг с другом, и соединил их в правильном порядке. После оставалось сравнить аналогичные фрагменты современных трех- и двупалых ленивцев с реконструированной древней цепочкой: так Матиас доказал, что наземные гиганты около четырех метров в высоту ближе к трехпалым ленивцам, чем к двупалым. Большинство ученых на тот момент полагали, что трех- и двупалые ленивцы произошли от единой древесной формы, и тогда они должны быть теснее связаны родством друг с другом, чем с наземным милодоном. Мы же показали, что, напротив, милодон больше похож на одного из них, значит, среди ленивцев по крайней мере дважды возникали древесные формы (рис. 5.2).
Рис. 5.2. На этом филогенетическом дереве показано положение милодона и двух видов современных ленивцев; за свою историю ленивцы, видимо, осваивали деревья дважды. Из статьи: Höss et al. Molecular phylogeny of the extinct ground sloth Mylodon darwinii. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 93, 181–185 (1996)
Примеры с ленивцами и сумчатыми волками – яркие случаи конвергентной эволюции – стали для меня наглядным напоминанием, насколько ненадежно судить о родстве по морфологическому сходству. Выходило, что стоит природным обстоятельствам измениться в определенном направлении, как любая животная форма и поведение трансформируются сходным образом в нужную сторону. По мне, о родстве вернее говорит последовательность ДНК. В ДНК накапливаются тысячи мутаций, они возникают независимо друг от друга и не влияют ни на облик, ни на повадки животного. В морфологических чертах, напротив, заключаются средства выживания, поэтому те или иные измерения признаков отражают адаптивные возможности животного. Кроме того, признаки могут быть взаимно увязаны друг с другом – взяв два признака, никогда нельзя быть уверенным в их независимости. Так как в случае с ДНК мы имеем дело с множественными независимыми и случайно варьирующими признаками, то реконструкции получаются существенно более устойчивыми, чем основанные на морфологических вариациях. И даже больше – на базе ДНК можно получить время расхождения потомков с общим предком, чего никак нельзя сделать по морфологии. Ведь количество изменений в ДНК – это в основном функция времени, по крайней мере если речь идет о группе родственных видов.
Такие молекулярные часы и использовал Матиас. Он посчитал количество нуклеотидных различий в мтДНК и, соответственно, мутаций, которые успели накопиться по ходу эволюционного маршрута у животных, родственных ленивцам, – а это броненосцы и муравьеды. Неожиданно оказалось, что эта группа весьма древняя. Они разошлись, еще когда жили динозавры, около 65 млн лет назад. Вместе с ними, как мы знаем, появились некоторые современные группы млекопитающих и птиц, их непосредственные предки видели времена господства динозавров. Тогда существовали многочисленные виды наземных ленивцев, а теперь остались только обитатели древесных крон. До нашего открытия приходилось предполагать, что у древесных ленивцев имелось какое-то общее важное физиологическое свойство, которое помогло им пережить разнообразные климатические напасти, в том числе и последний ледниковый период. Но если общего предка у них не было, значит, вероятность такого хитрого признака уменьшается. Скорее все же их выживанию способствовал очевидный признак – приспособление к жизни на деревьях. Закончили мы свою статью[33] рассуждением, что ленивцы, забравшись повыше, смогли пережить и появление человека, который стал охотиться на их медлительных наземных сородичей. До сих пор ведутся споры, виноват ли человек, активный первобытный охотник, в вымирании американской мегафауны около 10 тысяч лет назад или тут сыграли свою зловещую роль естественные сдвиги в экологии. Но так или иначе, мы рады, что добавили в эту головоломку свой кусочек. Мы показали, что из остатков вымерших животных, живших тысячи лет назад, можно извлекать вполне достоверную ДНК и, опираясь на эту информацию, строить содержательные эволюционные гипотезы.
Конец ознакомительного фрагмента.
Примечания
1
R.L. Cann, Mark Stoneking, and Allan C. Wilson, Mitochondrial DNA and human evolution. Nature 325, 31–36 (1987).
2
M. Krings et al. Neandertal DNA sequences and the origin of modern humans. Cell 90, 19–30 (1997).
3
S. Pääbo. Über den Nachweis von DNA in altägyptischen Mumien. Das Altertum 30, 213–218 (1984).
4
S. Pääbo. Preservation of DNA in ancient Egyptian mummies. Journal of Archaeological Sciences 12, 411–417 (1985).
5
В западной научной системе преподаватель университета может взять длительный отпуск, так называемый sabbatical, чтобы заняться собственными исследованиями. (Прим. перев.)
6
S. Pääbo. Molecular cloning of ancient Egyptian mummy DNA. Nature 314, 644–645 (1985).
7
Томас Линдаль, род. 1938, – шведско-британский биохимик, в 2015 году получил Нобелевскую премии по биологии и медицине за исследование механизмов репарации ДНК. (Прим. перев.)
8
S. Pääbo and A.C. Wilson. Polymerase chain reaction reveals cloning artefacts. Nature 334, 387–388 (1988).
9
R.L. Cann, Mark Stoneking, and A.C. Wilson. Mitochondrial DNA and human evolution. Nature 325, 31–36 (1987).
10
W.K. Thomas, S. Pääbo, and F.X. Villablanca. Spatial and temporal continuity of kangaroo-rat populations shown by sequencing mitochondrial-DNA from museum specimens. Journal of Molecular Evolution 31, 101–112 (1990).
11
J.M. Diamond. Old dead rats are valuable. Nature 347, 334–335 (1990).
12
S. Pääbo, J.A. Gifford, and A.C. Wilson. Mitochondrial-DNA sequences from a 7,000- year-old brain. Nucleic Acids Research 16, 9775–9787 (1988).
13
R.H. Thomas et al. DNA phylogeny of the extinct marsupial wolf. Nature 340, 465–467 (1989).
14
S. Pääbo. Ancient DNA – Extraction, characterization, molecular-cloning, and enzymatic amplification. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 86, 1939–1943 (1989).
15
S. Pääbo, R.G. Higuchi, and A.C. Wilson. Ancient DNA and the polymerase chain reaction. Journal of Biological Chemistry 264, 9709–9712 (1989).
16
G. Del Pozzo and J. Guardiola. Mummy DNA fragment identified. Nature 339, 431–432 (1989).
17
S. Pääbo, R.G. Higuchi, and A.C. Wilson. Ancient DNA and the polymerase chain reaction. Journal of Biological Chemistry 264, 9709–9712 (1989).
18
T. Lindahl. Recovery of antediluvian DNA. Nature 365, 700 (1993).
19
E. Hagelberg and J.B. Clegg. Isolation and characterization of DNA from archaeological bone. Proceedings of the Royal Society B 244:1309, 45–50 (1991).
20
M. Höss and S. Pääbo. DNA extraction from Pleistocene bones by a silica-based purification method. Nucleic Acids Research 21:16, 3913–3914 (1993).
21
M. Höss and S. Pääbo. Mammoth DNA sequences. Nature 370, 333 (1994); Erika Hagelberg et al. DNA from ancient mammoth bones. Nature 370, 333–334 (1994).
22
M. Höss et al. Excrement analysis by PCR. Nature 359, 199 (1992).
23
E.M. Golenberg et al. Chloroplast DNA sequence from a Miocene Magnolia species. Nature 344, 656–658 (1990).
24
S. Pääbo and A.C. Wilson. Miocene DNA sequences – a dream come true? Current Biology 1, 45–46 (1991).
25
A. Sidow et al. Bacterial DNA in Clarkia fossils. Philosophical Transactions of the Royal Society B 333, 429–433 (1991).
26
R. DeSalle et al. DNA sequences from a fossil termite in Oligo-Miocene amber and their phylogenetic implications. Science 257, 1933–1936 (1992).
27
R.J. Cano et al. Enzymatic amplification and nucleotide sequencing of DNA from 120–135- million-year-old weevil. Nature 363, 536–538 (1993).
28
H.N. Poinar et al. DNA from an extinct plant. Nature 363, 677 (1993).
29
T. Lindahl. Instability and decay of the primary structure of DNA. Nature 362, 709–715 (1993).
30
S.R. Woodward, N.J. Weyand, and M. Bunnell. DNA sequence from Cretaceous Period bone fragments. Science 266, 1229–1232 (1994).
31
H. Zischler et al. Detecting dinosaur DNA. Science 268, 1192–1193 (1995).
32
H. Prichard. Through the Heart of Patagonia. New York: D. Appleton and Company, 1902.
33
M. Höss et al. Molecular phylogeny of the extinct ground sloth Mylodon darwinii. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 93, 181–185 (1996).
