Анализ древней ДНК переписывает историю загадочного «американского гепарда»

Фото из открытых источников

В течение нескольких десятилетий палеонтологи описывали Miracinonyx trumani — вымерший вид кошачьих, похожих на гепардов, обитавший на североамериканских прериях и степях более 13 000 лет назад, — как североамериканский аналог африканского гепарда (Acinonyx jubatus). Новое исследование, проведенное Калифорнийским университетом в Санта-Крузе, предполагает, что это представление было в значительной степени неверным. Статья с результатами исследования была опубликована в журнале Current Biology.

Miracinonyx trumani обитал на открытых травянистых равнинах Северной Америки в эпоху плейстоцена, примерно от 2,5 миллионов до 13 000 лет назад. Согласно найденным на сегодняшний день окаменелостям, высота этого вида составляла 90 см, длина до кончика хвоста — около 2,5 м, а средний вес — около 70 кг.

Оно отличалось стройным телосложением, длинными передними конечностями и большими носовыми полостями — чертами, характерными для современных быстро бегающих животных, таких как гепарды или лошади.

Некоторые окаменелости Miracinonyx trumani были обнаружены рядом с окаменелостями вилорогов — быстро бегающих животных, известных в просторечии как «американские антилопы», что заставило исследователей предположить, что эти вымершие представители семейства кошачьих вели образ жизни, схожий с образом жизни современных африканских гепардов.

«Эти кошки были удивительно гибкими, как и пумы на всей территории их ареала сегодня», — сказала Молли Кассат-Джонстоун из Калифорнийского университета в Санта-Крузе. «Мы обнаружили мутации, приводящие к потере функции некоторых генов, регулирующих циркадные ритмы, что позволяет предположить, что они могли адаптироваться к экстремальным световым циклам лета и зимы в северных широтах».

Кассат-Джонстон и ее коллеги использовали древнюю ДНК, выделенную из четырех экземпляров Miracinonyx trumani — одного из пещеры Natural Trap в Вайоминге и трех из территории Юкон, — для секвенирования первых ядерных геномов этого древнего вида с высоким покрытием.

«Очень сложно представить себе доисторический вид, которого мы никогда не видели, не сравнивая его с чем-то известным нам», — сказала Кассат-Джонстон. «Однако такой подход может ограничить наше понимание сложности древних животных, их уникальной эволюционной истории и поведения».

Генетический анализ показывает, что ближайшим родственником ныне живущей пумы (Puma concolor), а не гепарда, является кошачье, что подтверждает и расширяет более ранние выводы, основанные на более ограниченном объеме митохондриальной ДНК.

Предполагается, что две линии разветвления разделились около 2,6 миллиона лет назад, в то время как изящное, похожее на гепарда телосложение Miracinonyx trumani, по-видимому, является результатом конвергентной эволюции: схожие формы тела возникли независимо друг от друга в ответ на схожее давление охоты в открытых средах обитания, а не благодаря общему происхождению с африканскими гепардами.

Найденные в Юконе окаменелости также значительно смещают известный ареал вида на север — более чем на 20 градусов широты — показывая, что это кошачье обитало в арктических степно-тундровых условиях примерно 31 000–34 000 лет назад, далеко за пределами умеренных лугов, где было найдено большинство предыдущих окаменелостей.

Два экземпляра, обнаруженные в Юконе, первоначально были ошибочно приняты за пум из-за того, что их местонахождение находилось далеко за пределами ожидаемого ареала Miracinonyx trumani.

Химический состав коллагена в костях ископаемых останков указывает на поразительное различие в рационе питания между различными популяциями.

Изотопные значения, обнаруженные у особи из Вайоминга, типичны для наземного хищника-генералиста, что соответствует смешанной кормовой базе открытой травянистой экосистемы.

У особей из Юкона, напротив, значения изотопов азота были примерно на шесть частей на тысячу выше, чем у других хищников в регионе, что лучше всего объясняется их зависимостью от лосося и других рыб, мигрирующих вверх по реке из океана, на сотни километров вглубь материка.

Анализ геномов также выявил ряд нарушенных генов, общих для обеих популяций, включая два гена, участвующих в регуляции циркадных ритмов, что может отражать ослабление эволюционного давления на суточные циклы освещения в высоких широтах, и ген, связанный с восприятием кислого вкуса, который, по-видимому, нарушен у всех видов кошек в целом.

Обе популяции продемонстрировали низкое генетическое разнообразие, сравнимое с некоторыми из наиболее инбредных находящихся под угрозой исчезновения кошек сегодня, хотя и без признаков серьезных инбридинговых «узких мест», наблюдаемых у таких видов, как иберийская рысь (Lynx pardinus).

В совокупности полученные результаты позволяют предположить, что Miracinonyx trumani был не столько специализированным спринтером, преследующим антилоп-сайгаков по равнинам, сколько адаптивным хищником, способным использовать самые разные источники пищи на огромной территории.

«Вероятно, существуют и другие вымершие виды, которые, к сожалению, были низведены до меньших размеров, чем заслуживают», — сказала Кассат-Джонстон. «Окаменелости Miracinonyx trumani  позволяют предположить, что этот „американский гепард“ был гораздо более приспособлен к жизни, чем предполагает его прозвище».

«Этот вид хищников имеет огромный ареал обитания, простирающийся от Арктики до континентальной части США», — сказал профессор Мэтью Вуллер из Университета Аляски в Фэрбенксе. «Они демонстрируют сверхспециализацию на двух крайних полюсах своего ареала, а также питаются совершенно разными источниками пищи».

«Низкое генетическое разнообразие само по себе не стало причиной гибели этого вида», — заявила профессор Бет Шапиро из Калифорнийского университета в Санта-Крузе. «Miracinonyx trumani существовал очень долгое время без признаков инбридинга, которые мы ожидали бы перед его исчезновением. Спад происходил постепенно, а не внезапно, и, возможно, именно это помешало ему адаптироваться к изменению климата».