Poslední mamuti byli genetické trosky

- Příroda autor: Jan Toman

Třebaže se tomu nechce věřit, poslední mamuti srstnatí vymřeli až před 4000, možná dokonce jen 3700 lety. Jejich pozdní populace se už dávno neproháněly stepí a tundrou Eurasie. Přežívaly zcela izolovaně na ostrovech při severním a východním pobřeží Sibiře. 

Poslední mamuti na Wrangelově ostrově. Ilustrace

Poslední mamuti na Wrangelově ostrově. Ilustrace,zdroj: Profimedia.cz

O mamutech z ostrova sv. Pavla a jejich vyhynutí v důsledku změn prostředí jsme na Nedd.cz psali nedávno: Jak vymřeli poslední mamuti? Odpověď vás možná překvapí.

Úplně poslední mohykány z dříve široce rozšířeného a úspěšného druhu bychom ale mohli nalézt na Wrangelově ostrově.

Wrangelův ostrov se rozkládá asi 150 km od severovýchodního pobřeží Sibiře. S délkou 125 km se rozhodně nejedná o žádného drobečka. Kvůli extrémním klimatickým podmínkám – sníh zde leží téměř devět měsíců v roce a denní teploty se v průběhu roku pohybují mezi -57 a 18 °C – by zde ale asi chtěl trvale přebývat málokdo.

Kromě toho, že hostí takřka nedotčenou polární faunu a flóru, se Wrangelův ostrov zapsal do povědomí biologů právě tím, že zde přežívali úplně poslední mamuti. Jejich předci se na ostrov dostali z pevniny v nejtvrdších obdobích dob ledových, při kterých dostatečně klesla hladina oceánů a ostrov se spojil s pevninou.

Ostrov posledních mamutů

Ostrov nemohl nikdy hostit opravdu velkou populaci mamutů. Jejich maximální počet se zřejmě pohyboval kolem 300 jedinců. Populace ale byla dlouhodobě životaschopná a při periodických spojeních s pevninou se jí vždy dostalo přílivu nových genů. Poslední taková událost nastala zhruba před 12000 lety. Krátce poté se oteplilo, ostrov se na dlouhou dobu oddělil a pevninské populace mamutů vymřely. Chobotnatci na Wrangelově ostrově přežívali ještě nějakých 8000 let. Nakonec ale za dosud ne úplně probádaných okolností vymřeli.

Jejich konec mohl nastat v důsledku klimatických změn, podobně jako na ostrově sv. Pavla. Stejně tak se na něm ale mohla podepsat malá velikost populace a nadměrné příbuzenské křížení. Hypotéza o genetických příčinách vymření mamutů byla donedávna zajímavým ale prakticky netestovatelným konceptem. Neustále se vyvíjející biologické metody ale dnes zpřístupňují možnosti dříve nevídané.

Díky mrazivým podmínkám východní Sibiře se v trvale zmrzlé půdě uchovala řada takřka netknutých mamutích těl. Některé pozůstatky byly nalezeny i na Wrangelově ostrově. Jejich uchování je tak perfektní, že výzkumníkům umožnilo přečíst několik více méně kompletních mamutích genomů. Pravda, analýzy takto starého a na mnoha místech poškozeného materiálu nemohou být tak přesné, jako čtení genomů moderních organismů. Přesto umožňují srovnání mezi mamuty z různých dob a oblastí a jejich moderními příbuznými – slony.

Právě o takové srovnání se pokusila dvojice amerických vědců. Soustředili se přitom hlavně na jedince z Wrangelova ostrova, který zemřel před pouhými 4300 lety. Vykazuje nějaké závažné genetické změny oproti staršímu jedinci, který žil zhruba před celými 45000 lety, nebo dnešnímu slonu indickému? Kupodivu ano – a většina z nich zřejmě není průvodním jevem přizpůsobení, ale spíše hromadění škodlivých mutací.

Genetické změny vymírajícího druhu

Mamut z Wrangelova ostrova v porovnání se slonem vykazuje více změn DNA než starší jedinec z pevniny, přičemž je třeba mít na mysli, že většina z těchto drobných mutací je škodlivá. V mnoha jeho genech se objevily deaktivující mutace. Stejně tak u něj nalezneme více mutací, které měly za následek vymazání celých částí genů, a také úseků, které se samovolně v genomu přepisují z místa na místo. Tyto změny přitom nelze vysvětlit ani horším stavem Wrangelovského genomu. Na to jsou příliš výrazné.

Paleta různých funkcí, které mohly být škodlivými mutacemi postižené, je opravdu široká. Konkrétní změny, které se mohly projevit i na vzhledu, vlastnostech a chování ostrovních mamutů, zahrnují například ztráty mnoha genů spojených s čichovými receptory. Patrně byly postižené také bílkoviny vylučované v moči, které hrají roli ve vnitrodruhovém dorozumívání chobotnatců, a také feromony určené k lákání pohlavních partnerů.

Změny ale zasáhly i mechanismy opravy genů nebo vývoj. Zvlášť nápadné mohlo být postižení jednoho z genů ovlivňujících strukturu a zbarvení srsti. Podobná mutace se u myší projevuje průsvitnými lesklými chlupy a světlým "saténovým" zbarvením. Změna stejného genu ale mohla u mamutů postihnout schopnost trávení potravy.

Potká podobný osud i některý z dnešních druhů?

Všechny uvedené změny patrně nejsou pouhými nashromážděnými poškozeními. Změny genů zodpovědných za vývoj jedince mohly například doprovázet zmenšování ostrovních mamutů a zkracování jejich generační doby, jev, který je dobře zdokumentovaný od jiných druhů a který představuje přizpůsobení podmínkám prostředí. Stejně tak nemusely být škodlivé všechny změny čichových receptorů. Ostrovní podmínky se značně odlišovaly od "nekonečných plání" pevninské Eurasie. Rostly zde jiné rostliny, vyskytovali se zde jiní predátoři, a pohlavní partneři se zde nemuseli vyhledávat na velkou vzdálenost.

Značná část změn ale zřejmě opravdu představuje mírně škodlivé mutace, které životaschopnost a plodnost jedince příliš nesnižují, a které se v průběhu generací neustále hromadí. Ve velkých populacích, třeba jako u pevninských mamutů, mohl tyto mutace, respektive jedince, kteří je nesou, penalizovat a odstraňovat přirozený výběr.

V malých populacích, třeba na ostrovech, ale výběr zachytí jen mutace ovlivňující vlastnosti jedinců velmi výrazně. Poslední mamuti na Wrangelově ostrově se tedy nejen odlišovali od pevninských obrů – přinejmenším byli menší, krátkověcí a jinak zbarvení – ale patrně se také jednalo o genetické trosky, kterým selhávaly základní tělní funkce a kteří oplývali výrazně sníženou plodností a životaschopností.

Podobným nežádoucím změnám se v delším časovém měřítku patrně nevyhne žádný druh, jehož početnost dlouhodobě klesá na nízkou úroveň. Srovnatelnou velikost populace jako mamuti z Wrangelova ostrova přitom dnes mají například horské gorily. Nelze tak vůbec vyloučit, že mnoho druhů, které se díky ochranářským snahám podařilo zachránit na úrovni několika stovek jedinců, je ve skutečnosti v delším časovém měřítku stejně odsouzeno k vymření.

Zdroj: Rogers RL & Slatkin M (2017): Excess of genomic defects in a woolly mammoth on Wrangel island. PLoS Genetics 13.

Tagy: paleontologie zvířata a příroda

Zdroje: Vlastní