«Як люди поставляться до сусідства з мамонтами?»

Серед вимерлих ссавців льодовикового періоду були не тільки вовнисті мамонти, але і карликові слони, що колись жили в Європі на Сицилії, Мальті та інших островах. При всій несхідності навколишніх умов між цими представниками хоботних було і багато спільного. Це особливо важливо для палеонтологів, які вивчають еволюційні процеси того часу. Який був механізм вимирання карликових слонів і чи пов'язаний він з вимиранням мамонтів у Сибіру? Що ДНК мамонта, яка збереглася у вічній мерзлоті, може розповісти про генетику його далеких середземноморських родичів? Чи можна сьогодні за допомогою цієї ДНК штучно вивести нових мамонтів? І якщо можна, то чи варто? Про це ми розпитали палеонтолога, співробітника знаменитого лондонського Музею природничої історії Вікторію Херрідж (Dr. Tori Herridge). Зовсім недавно Херрідж, разом з біологом Джорджем Черчем і екологом Сергієм Зимовим, гарячими прихильниками "відродження мамонтів", брала участь у зйомках документального фільму "Сибір: ДНК Льодовикового періоду ", який 22 травня виходить на каналі Discovery.

: Ви займаєтеся карликовими видами хоботних, простіше кажучи - крихітними маленькими слониками. Складно уявити собі щось більш миле. Зізнайтеся, ви вибрали об'єкт дослідження саме з цієї причини?

Вікторія Херрідж: Це типова перша реакція більшості людей. Насправді ні: причини, через які я захотіла вивчати карликових хоботних, були інші. По-перше, мене завжди цікавила еволюція, а на карликових слонах вона дуже наочно простежується. Ці тварини неодноразово проходили через найнеймовірніші еволюційні процеси на різних островах в ході льодовикового періоду. По-друге, мене завжди захоплював льодовиковий період сам по собі.

Тому я вибрала галузь на стику цих двох тем: вийшла ідеальна система, що дозволяє дослідити те, як серйозні зміни клімату, що впливають навіть на рівень моря, могли позначитися на еволюції конкретних видів, і щось дізнатися про еволюцію в цілому. Так що причина, з якої я стала вивчати карликових хоботних, була продиктована раціональними доводами, але, звичайно, більшість людей реагують саме так: "Вони були такими милими. А можна мені такого додому? "

Вимерлі слони Сицилії, Сардинії та інших островів Середземномор'я, якими ви займаєтеся, звичайно, не так добре відомі як мамонти. Але деякі з наших читачів можуть пам'ятати їх як класичний приклад острівної карликовості - феномена, вперше описаного понад 100 років тому. В результаті ізоляції багато видів на островах зменшуються, а інші, навпаки, сильно збільшуються в розмірах: галапагоські черепахи, комодські варани, людина з острова Флорес, ось ці середземноморські слони і так далі. Явище давно увійшло в підручники, але точні механізми того, як це працює, досі, наскільки я розумію, не зрозумілі. Скажімо так: що саме ми повинні знати про конкретний вигляд, щоб достатньо точно передбачити, як він відреагує на ізоляцію?

Це дуже цікаво, тому що, незважаючи на багаторічні дослідження цього питання, досі не вдалося визначити якийсь один єдиний фактор, що впливає на те, що в умовах ізоляції (на островах) великі тварини стають меншими, а маленькі - більшими. Але таке загальне правило, і це твердження особливо вірно стосовно ссавців. Здається, Лі Ван Вален, дуже відомий біолог-дарвініст, написав у 1970-х роках, що це єдине у своєму роді правило з такою незначною кількістю винятків. Винятки є, але їх дуже мало.

Загалом найпростіше передбачити, що станеться з ссавцем на острові, просто подивившись на його розміри на материку. Тобто якщо це великий ссавець, то він стане меншим, а якщо це маленький ссавець - він стане більшим. А ось відповісти на питання «чому» значно складніше: біологія - складна, навіть заплутана наука, і всі острови різні.

Здається, що повинен існувати цілий набір факторів, що працюють в комплексі, і іноді певні аспекти мають більше значення, ніж інші, проте всі вони безпосередньо пов'язані з територіальною ізоляцією - мова йде про острів. Так що передбачається, що ключові фактори - це ресурси, які для великої тварини на маленькому острові будуть обмежені, а для маленьких тварин на великому острові - навпаки. І звичайно ж, якщо острів малий для слона, він буде великий для миші, так що все відносно.

Знову ж таки, на острові зазвичай мало хижаків, якщо вони взагалі є, тому що острів в цілому має меншу площу і підтримувати популяцію складно. Крім того, хижаки не надто пристосовані до розселення і поширення на різних територіях: мало хто з них добре плаває, так що дістатися до острова - сама по собі серйозна перешкода.

Крім того, найчастіше на острові живе менше конкуруючих видів - знову ж таки тому, що тваринам ще потрібно туди якось потрапити, це свого роду фільтр. Тому на островах зазвичай істотно нижче біорізноманіття. Крім цього, обмежена площа здатна підтримувати існування меншої кількості видів і тут вище коефіцієнт вимирання.

Всі ці фактори можуть бути достатнім поясненням, але ніби конкурують один з одним. Причина в обмеженості ресурсів? Або у відсутності хижаків? Або у відсутності конкуренції? Насправді, всі ці фактори працюють спільно - саме тому розділити їх досить проблематично. Ймовірно, впливає кожен з них, але складно сказати, який сильніший за інших: можливо, в різних ситуаціях на перший план виходить певний фактор, тому так непросто назвати головну причину.

Візьмемо, наприклад, комодських варанів, яких ви згадали, - вони, як ви знаєте, дуже великі. Однак є припущення, що при всьому своєму вражаючому вигляді сьогоднішні варани насправді є карликовим різновидом набагато більш великого материкового вигляду. Якщо вивчити палеонтологічний літопис Австралазії, можна побачити, що у варанів з острова Комодо були дуже великі - вже вимерлі - родичі. Тож цілком можливо, що комодські варани - це якраз класичний приклад острівної карликовості, а не навпаки.

Що стосується карликових слонів, одна з причин, через яку вони настільки цікаві для вивчення, полягає в тому, що процеси, які з ними відбувалися, відбувалися на різних островах незалежно один від одного. І за рахунок цього нам, можливо, вдасться розділити ці різні аспекти, які могли впливати по-різному на різних островах.

Але проблема вивчення карликових слонів палеонтологічного літопису пов'язана з тим, що багато скам'янілості були зібрані більше 100 років тому і нам не вистачає деяких критично важливих даних, наприклад датування зразків. Без цієї інформації дуже складно пов'язати скам'янілості з певною екосистемою і зрозуміти, хто були сучасники цих тварин, який тоді був клімат, яким було місце проживання.

Деякі ключові дані, які нам потрібні, щоб відповісти на ваше запитання, просто відсутні, і саме їх отриманням я в основному і займаюся зараз. Коли я писала дисертацію, то зрозуміла, що не зможу отримати відповідь на питання без додаткової інформації, так що мені довелося повернутися до витоків і займатися збором дійсно фундаментальних даних про те, скільки років тим чи іншим скам'янілостям.

Мені завжди хотілося поставити це питання експерту-палеонтологу, який займається відносно недавно вимерлими тваринами. Як у вас справи з виділенням ДНК? Якщо говорити про мамонтів, то там з генетичним матеріалом, начебто, все дуже добре - в мерзлоті часом вдається знайти навіть «майже» життєздатні клітини. А як справи в Середземномор'ї, де вологий і спекотний клімат? Раніше здавалося, що ми ДНК з таких останків ніколи не отримаємо, але ж технології не стоять на місці. Які новини є в цій області?

Насправді тут дійсно є суттєвий прогрес. Прямо зараз я працюю над науковою публікацією зі співавторами з Німеччини саме з цієї теми. Поки, на жаль, робота не завершена і стаття про те, що ми знайшли, не вийшла. Так що я не маю права про неї говорити. Можу тільки натякнути, новини скоро будуть. Наш головний автор - Сіна Балек, стежте за її доповідями на конференціях.

Ух ти, це цікаво! Але давайте поговоримо про більш відомих у наших краях хоботних - про мамонтах. Як відомо, останні їхні популяції (які встигли застати навіть будівництво перших пірамід в Єгипті), збереглися в ізоляції на острові Врангеля. Здається, що процеси, які йшли на островах, в Арктиці і в Середземномор'ї, могли бути схожими. Чи може ваше дослідження карликових слонів щось розповісти про причини вимирання слонів гігантських?

Суть не тільки в тому, що мої дослідження можуть допомогти щось зрозуміти про острів Врангеля, але і в тому, що острів Врангеля може щось розповісти про «мої» слони.

Тут можлива двостороння взаємодія, оскільки популяція на острові Врангеля існувала відносно недавно і в умовах Крайньої Півночі, що дає чудову можливість виділити ДНК її представників. Тому я можу використовувати цю інформацію, щоб зрозуміти, що відбувалося зі слонами на середземноморських островах, де складніше зберегти ДНК через спекотний клімату і де слони жили значно раніше. Деякі з цих скам'янілостей можуть бути старше півмільйона-мільйона років, так що це різні системи.

Але, як ви і сказали, дійсно існують явні схожості. І одна з морфологічних подібностей полягає в тому, що мамонти з острова Врангеля були трохи менше своїх материкових побратимів. Вони не такі маленькі, як крихітні карликові слони на Сицилії, Мальті або Кіпрі, але вони менше величезних мамонтів на материку. Так що, ймовірно, на мамонтах з острова Врангеля все-таки позначилося проживання на острові.

Цікаво те, що недавні дослідження по мамонтах на острові Врангеля показують, наскільки сильно вони виродилися. У їхньому геномі є багато шкідливих мутацій, видно дуже низький ефективний обсяг популяції - всього лише кілька сотень особин, - і це дає уявлення про те, наскільки сильно острівні популяції схильні до вимирання. Це нам, звичайно ж, і так відомо із загальних екологічних принципів, але аналіз геномів наочно показує, як працює механізм.

Довгий час передбачалося, що мамонти на острові Врангеля вимерли з приходом людей, тому що дві цих події збігаються за часом, але насправді, виходить, сама по собі популяція була неймовірно вразливою, якщо не сказати приреченої на вимирання через безліч шкідливих мутацій при такій невеликій чисельності. І це могло стати причиною вимирання популяції незалежно від присутності людей на острові.

Що стосується моїх карликових слонів, то багато хоботних на середземноморських островах ніколи не вступали в контакт людиною. Вони жили там задовго до появи людей і все одно вимерли. І це дуже цікаво. Я підозрюю, що це якось пов'язано зі змінами клімату, які на багатьох островах серйозно вплинули на рівень моря.

Наприклад, Сицилія знаходиться дуже близько до Італії: якщо рівень моря опустити на 100 метрів (що, швидше за все, і сталося на піку льодовикового періоду), у вас вийде міст. І тоді вже не доводиться говорити про острівну ізоляцію, відсутність хижаків або конкуренцію - раптово всі причини для зменшення розмірів зникають.

Ще одна потенційна причина вимирання цих тварин може полягати в тому, що, подібно мамонтам з острова Врангеля, вони не змогли впоратися зі зростаючою кількістю мутацій в популяції, виродилися і не залишили ніяких нащадків. Але в даному випадку складно сказати напевно, тому що у нас (поки, принаймні) немає ДНК карликових слонів. Але ці два види безумовно цікаво порівняти.

На острові Врангеля

eriagn / flickr.com