Новое исследование древней ДНК из окаменелостей лошадей, найденных в Северной Америке и Евразии, показывает, что популяции лошадей на двух континентах оставались связанными через Берингов мост, перемещаясь туда и обратно и скрещиваясь несколько раз на протяжении сотен тысяч лет.

Новые данные демонстрируют генетическую преемственность между лошадьми, которые вымерли в Северной Америке в конце последнего ледникового периода, и лошадьми, которые в конечном итоге были одомашнены в Евразии, а затем вновь завезены в Северную Америку европейцами.

«Результаты этой статьи показывают, что ДНК легко перемещалась между Азией и Северной Америкой во время ледниковых периодов, поддерживая физическую и эволюционную связь между популяциями лошадей в Северном полушарии», — сказала автор-корреспондент Бет Шапиро, профессор экологии и эволюционной биологии в Калифорнийском университете Санта-Клауса. Круз и следователь из Медицинского института Говарда Хьюза.

В исследовании подчеркивается важность Берингова сухопутного моста как экологического коридора для передвижения крупных животных между континентами в плейстоцене, когда в ледниковые периоды образовывались массивные ледяные щиты. Резко понизившийся уровень моря обнаружил обширную территорию, известную как Берингия, простирающуюся от реки Лена в России до реки Маккензи в Канаде, с обширными пастбищами, поддерживающими популяции лошадей, мамонтов, бизонов и другой фауны плейстоцена.

Палеонтологи давно знают, что лошади эволюционировали и разнообразились в Северной Америке. Одна ветвь лошадей, известная как лошадиные кабалы (включая домашних лошадей), расселилась в Евразии через Берингов мост около 1 миллиона лет назад, и затем население Евразии начало генетически отличаться от лошадей, оставшихся в Северной Америке.

Новое исследование показывает, что после раскола было как минимум два периода, когда лошади перемещались между континентами и скрещивались, так что геномы североамериканских лошадей приобрели сегменты евразийской ДНК и наоборот.

«Это первый всесторонний взгляд на генетику древних популяций лошадей на обоих континентах», — сказала первый автор Алиса Вершинина, научный сотрудник лаборатории палеогеномики Шапиро в Калифорнийском университете в Санта-Крус. «Используя данные митохондриального и ядерного генома, мы смогли увидеть, что лошади не только расселялись между континентами, но также скрещивались и обменивались генами».

Митохондриальная ДНК, унаследованная только от матери, полезна для изучения эволюционных взаимоотношений, поскольку она накапливает мутации с постоянной скоростью. Также легче восстановить из окаменелостей, потому что это небольшой геном и есть много копий в каждой клетке. Однако ядерный геном, переносимый хромосомами, является гораздо более богатым источником эволюционной информации.

Исследователи секвенировали 78 новых митохондриальных геномов древних лошадей, найденных в Евразии и Северной Америке. Объединив их со 112 ранее опубликованными митохондриальными геномами, исследователи реконструировали филогенетическое дерево, диаграмму ветвления, показывающую, как все образцы были связаны между собой. Имея местоположение и приблизительную дату для каждого генома, они могли отслеживать передвижения различных линий древних лошадей.

«Мы обнаружили евразийских коней здесь, в Северной Америке, и наоборот, что свидетельствует о межконтинентальных перемещениях населения. С помощью датированных митохондриальных геномов мы можем увидеть, когда произошел этот сдвиг в местоположении», — пояснила Вершинина.

Анализ показал два периода рассредоточения между континентами, оба совпадающие с периодами, когда Берингов сухопутный мост должен был быть открыт. В среднем плейстоцене, вскоре после того, как две линии разошлись, движение было в основном с востока на запад. Второй период в позднем плейстоцене видел движение в обоих направлениях, но в основном с запада на восток. По словам исследователей, из-за ограниченной выборки в некоторые периоды данные могут не отражать другие явления рассеивания.

Команда также секвенировала два новых ядерных генома из хорошо сохранившихся окаменелостей лошади, обнаруженных на территории Юкон, Канада. Они были объединены с 7 ранее опубликованными ядерными геномами, что позволило исследователям количественно оценить поток генов между популяциями Евразии и Северной Америки.

«Раньше считалось, что лошади разделились на отдельные виды, как только они попали в Азию, но эти результаты показывают, что между популяциями существовала преемственность», — сказал соавтор Росс Макфи, палеонтолог из Американского музея естественной истории. «Они смогли свободно скрещиваться, и мы видим результаты этого в геномах окаменелостей по обе стороны водораздела».

Новые результаты наверняка вызовут споры по поводу содержания диких лошадей в Соединенных Штатах, потомков домашних лошадей, завезенных европейцами. Многие люди считают этих диких лошадей инвазивным видом, в то время как другие считают их частью местной фауны Северной Америки.

«Лошади существовали в Северной Америке долгое время, и они заняли здесь экологическую нишу», — сказала Вершинина. «Они вымерли около 11000 лет назад, но с точки зрения эволюции это не так много времени. Сегодняшних диких североамериканских лошадей можно считать реинтродуцированными, а не инвазивными».

Соавтор Грант Зазула, палеонтолог из правительства Юкона, сказал, что новые открытия помогают переосмыслить вопрос о том, почему лошади исчезли из Северной Америки. «Это была потеря населения региона, а не исчезновение», — сказал он. «Мы до сих пор не знаем почему, но это говорит нам о том, что условия в Северной Америке резко изменились в конце последнего ледникового периода. Если бы лошади не переправились в Азию, мы бы потеряли их всех во всем мире».