Kaksi fossiilista hammasta paljastivat mammuttien salatun hybridisaation historian, joka kesti tuhansia vuosia ja muutti pysyvästi Amerikan mantereen evoluutiohistoriaa.
Sisällysluettelo
Paleontologit ovat vuosikymmenien ajan jakaneet Pohjois-Amerikan mammutit kahteen päälajiin: villamammuttiin, joka oli sopeutunut arktisten alueiden äärimmäisen kylmiin olosuhteisiin, ja suurempaan, vähemmän villapäällysteiseen kolumbianmammuttiin, joka eli Yhdysvaltojen eteläosan lämpimillä tasangoilla. Ero niiden välillä näytti ilmeiseltä, kun otettiin huomioon niiden elinympäristön, morfologian ja käyttäytymisen erot. Mutta uusi tutkimus, joka julkaistiin Biology Letters -lehdessä Marianna Dehaskin ja hänen tiiminsä johdolla, muutti tämän käsityksen täysin.
Kahden fossiilisen juurihampaan genomin analyysin avulla tutkijat osoittivat, että nämä mammutit eivät vain eläneet rinnakkain, vaan myös risteytyivät toistuvasti tuhansien vuosien ajan . Löytö paljastaa pitkän hybridisaation jakson, joka tapahtui myöhäispleistoseenilla, mikä muuttaa näiden jättiläisten evoluutiohistoriaa ja antaa aiheen olettaa, että lajien sekoittuminen oli paljon yleisempää kuin aiemmin on luultu.
Kaksi hammasta, tuhansia vuosia historiaa
Kaikki alkoi kahden fossiilisen hampaan löydöstä – toinen Okanagan-järvestä ja toinen Babin-järvestä – jotka on ajoitettu noin 25 000 ja 36 000 vuotta sitten. Ensi silmäyksellä hampaat näyttivät tyypillisiltä villamammutille: niiden rakenne oli sopeutunut pohjoisten arojen kovaan, jäiseen ruohoon. Ulkonäkö voi kuitenkin olla harhaanjohtava.
Kun tutkijat sekvenssoivat näistä jäännöksistä eristetyn DNA:n, he löysivät jotain odottamatonta. Molemmat näytteet osoittivat merkittävän osuuden kolumbianmammutin geenejä. Vanhimmassa oli noin 22 % kolumbianmammutin geenejä ja nuorimmassa lähes 35 %. Tämä viittaa siihen, että kahden lajin risteytyminen ei ollut yksittäinen tapahtuma, vaan osa jatkuvaa ja vakaata evoluutiota.
Tutkimus osoitti paitsi hybridien olemassaolon myös niiden evoluution merkityksen: nämä hybridimammutit osoittivat suurempaa geneettistä monimuotoisuutta kuin niiden siperialaiset sukulaiset. Tämä vaihtelevuus antoi niille mahdollisesti sopeutumiskykyä jyrkkien ilmastonmuutosten olosuhteissa, jotka leimasivat jääkausien välistä siirtymää.
Kun lajit eivät kunnioita rajoja
Dehaskan ja hänen kollegoidensa tutkimus on osa tutkimuslinjaa, joka alkoi vuonna 2021, kun ensimmäistä kertaa sekvensoitiin noin 1,2 miljoonaa vuotta vanhan Krestovka-linjan mammutin DNA. Tämä laji, joka eroaa perinteisestä steppimammuttien linjasta, osoittautui yhdeksi kolumbianmammutin esi-isistä. Jo tuolloin tutkijat ymmärsivät, että mammuttien evoluutio oli paljon monimutkaisempi kuin yksinkertainen sukupuu, jossa oli erillisiä haaroja.
Nykyään on vahvistettu, että hybridisaatio ei päättynyt kolumbianmammutin ilmestymiseen. Tuhatvuotisen ajan lajien välillä tapahtui geneettistä vaihtoa. Ydin-DNA osoittaa kaksisuuntaisen geenivirran, vaikkakin yhdellä erityispiirteellä: suurin osa vaihdosta tapahtui kolumbianurosista villaisiin naaraisiin. Tämä epäsymmetria selittyy sillä, että hybridien mitokondrio-DNA, joka periytyy vain äidin puolelta, kuuluu yksinomaan villamammuteille.
Hybridisaation rooli evoluutiossa
Ajatus siitä, että eri lajit voivat tuottaa hedelmällistä jälkeläisiä, ei ole uusi, mutta sitä on perinteisesti pidetty poikkeuksena. Genomiikan aikakaudella tämä paradigma on kuitenkin kyseenalaistettu. Mammuttien esimerkki vahvistaa käsitystä, että hybridisaatio voi olla keskeinen evoluutiovoima, joka kykenee luomaan uusia geneettisiä yhdistelmiä, joilla on adaptiivista arvoa.
Tässä mielessä mammutit täydentävät kasvavaa luetteloa esihistoriallisista – ja nykyisistä – eläimistä, jotka ovat kehittyneet risteytymisen kautta. Vastaavia tapauksia on jo rekisteröity valkoisten ja ruskeiden karhujen, leijonien ja jopa nykyihmisten ja neandertalilaisten keskuudessa. Lakimääräisyys on ilmeinen: ilmasto-olosuhteiden ja elinympäristöjen muuttuessa lajit kohtaavat ja monissa tapauksissa risteytyvät.
Mielenkiintoisinta Brittiläisen Kolumbian löydöksessä on se, että näillä hybrideillä ei ollut selviä risteytymisen merkkejä morfologiassaan. Niiden hampaat säilyttivät villamammutin piirteet, mikä viittaa siihen, että luonnonvalinta suosi piirteitä, jotka olivat parhaiten sopeutuneet kylmiin aroihin, riippumatta yksilön geneettisestä alkuperästä. Sitä vastoin etelämpänä eläneet hybridit säilyttivät todennäköisesti kolumbialaisille tyypilliset, monipuolisempaan ruokavalioon sopeutuneet, monipuolisemmat hampaat.
Opetus nykyhetkelle (ja tulevaisuudelle)
Mammuttien tutkiminen ei ole vain ikkuna menneisyyteen, vaan myös väline nykyhetken ongelmien ymmärtämiseen. Hybridisaatio vastauksena ilmastonmuutokseen liittyy suoraan nykyisten lajien säilymiseen. Eläimet, kuten iberianilma, skotlantilainen metsäkissa ja jopa nykyiset norsut, voivat hyötyä – tai joutua uhanalaisiksi – risteytymällä sukulaislajien kanssa. Ymmärtämällä, miten tämä prosessi tapahtui mammuttien kohdalla, voimme ennakoida hybridisaation ekologisia seurauksia ekologisen kriisin aikana.
Tämä työ on viime kädessä tieteellinen varoitus taksonomisten luokitusten rajallisuudesta. Luonto ei useinkaan sovi määritelmiimme. Mammutit eivät olleet vain ”villaisia” tai ”kolumbolaisia”: ne olivat osa evoluutiokontinuumia, jonka muodostivat ilmasto, maantiede ja populaatioiden jatkuva vuorovaikutus.
Vaikka tutkimus perustuu vain kahteen fossiiliin, sen merkitys on valtava. Se paljastaa yhden pleistoseenikauden merkittävimmän lajin odottamattoman biologisen monimutkaisuuden ja osoittaa selvästi, että mammuttien maailmasta on vielä paljon opittavaa. Nyt tutkijat aikovat laajentaa otostaan sisällyttämällä siihen muita Pohjois-Amerikan alueita, joissa voi löytyä uutta näyttöä näiden unohdettujen hybridien olemassaolosta.
Tarkoittaako tämä, että Pohjois-Amerikassa oli olemassa kolmas mammuttilaji? Emme voi vielä sanoa sitä varmasti. Mutta tiedämme varmasti, että mammuttien evoluutio ei ollut lineaarinen ja yksinkertainen. Se oli tuhansia vuosia kestänyt tanssi lajien välillä, joka johtui ilmastosta ja selviytymisen tarpeesta. Ja tämä historia, joka on tallennettu niiden geeneihin, on vasta alkamassa.
