Разгадана тайна странных животных Дарвина

Учёные, похоже, разгадали эволюционную загадку, которая уже два столетия мучает их и касается группы млекопитающих, названных Чарльзом Дарвином «самыми странными из когда-либо обнаруженных существ». Новое исследование, проведённое специалистами Американского музея естествознания, Музея естествознания в Лондоне и Йоркского университета, показало, что так называемые литоптерны — копытные животные, вымершие около 10 тысяч лет назад — на самом деле связаны с такими современными млекопитающими, как лошади, а не со слонами, как считалось ранее.

Результаты исследования, опубликованного в издании Nature, основаны на анализе белковых последовательностей ископаемых останков. Они позволяют учёным понять прошлое животного в 10 раз точнее, чем с помощью анализа ДНК.

«Определение места южноамериканских копытных в генеалогическом дереве млекопитающих всегда было существенной проблемой для палеонтологов, потому что анатомия этих созданий представляет собой странную мозаику. Родство их может быть приписано огромному количеству видов, обитающих повсюду на Земле, – рассказывает один из авторов нынешнего исследования доктор Росс МакФи (Ross MacPhee). – Это и озадачило Дарвина и его коллегу зоолога Ричарда Оуэна в начале XIX века. Они так и не смогли определить, были ли эти копытные связаны с современными слонами, верблюдами или же с гигантскими грызунами».

«Кости этих животных изучаются уже более 180 лет, – продолжает Иэн Барнс (Ian Barnes), руководитель исследований в Лондонском музее естествознания. – Однако учёным долгое время не удавалось прийти к согласию относительно их происхождения. С помощью наших анализов мы постарались как можно точнее решить эту задачу».

Учёные начали с исследования древней ДНК, то есть генетического материала ископаемых останков. Однако вскоре они поняли, что ДНК в образцах не сохранилась – её молекула быстро разлагается в тёплых и влажных условиях, типичных для Южной Америки.

Тогда исследователи перешли к анализу коллагена – белка, присутствующего в костях всех животных. Он может сохраняться в течение миллионов лет в различных условиях.

Связь же его строения с ДНК для учёных очевидна: химическая структура из аминокислот, составляющих белок, в конечном счёте определяется специфическими последовательностями, закодированными в ДНК организма. Специалисты могут сравнивать аминокислотные составляющие белка у разных видов, чтобы понять, как близко виды связаны между собой.

«Учёные успешно выделяют коллагеновую последовательность из образцов возрастом до 4 миллионов лет, – рассказывает профессор Йоркского университета Мэттью Коллинз (Matthew Collins), сотрудники лаборатории которого выполнили эту работу. – Однако если материал хранился в вечной мерзлоте (например, в Гренландии), то выявить коллагеновую последовательность можно даже при возрасте в 10 миллионов лет».

Учёные использовали протеомный анализ для изучения 48 12-тысячелетних окаменелостей токсодонов вида Toxodon platensis и макраухений вида Macrauchenia patachonica. Именно их останки Дарвин обнаружил 180 лет назад на территории Уругвая и Аргентины во время кругосветного плавания на Корабле Его Величества «Бигль». Макраухении были похожи на безгорбых верблюдов со слоновьей мордой, а токсодоны обладали телом носорога, головой бегемота и зубами грызуна.

«Для протеомного анализа мы отобрали лишь самые сохранившиеся образцы, – рассказывает ведущий автор исследования Фридо Уэлкер (Frido Welker) из Йоркского университета. – Благодаря этому мы смогли выявить 90% коллагеновой последовательности каждого вида».

С помощью современных методов филогенетики исследователи смогли окончательно доказать, что ближайшими современными родственниками этих вымерших видов являются непарнокопытные – отряд млекопитающих, включающий лошадей, носорогов и тапиров. Таким образом, их можно отнести к надотряду лавразиотерий, одной из основных групп плацентарных млекопитающих.

Молекулярные сведения подтверждают гипотезу, которой придерживаются некоторые ведущие палеонтологи: предки этих южноамериканских копытных пришли из Северной Америки более 60 миллионов лет назад, вероятно, сразу после массового вымирания, уничтожившего динозавров и многих позвоночных. В настоящее время исследователи работают над более точным установлением происхождения этих странных животных.