Wymieranie gatunków w plejstocenie a nowy rodzaj koniowatych

Oto „Haringtonhippus”, przypuszczalnie nowy rodzaj koniowatych, obejmujący wymarłego długonogiego konia amerykańskiego (New World Stilt-Legged, NWSL), którego przedstawicieli uważano do tej pory za należących do kilku gatunków. Zanim powstało omawiane badanie, uważano, że te lekkie konie o cienkich nogach były spokrewnione z osłem azjatyckim lub po prostu należały do osobnego gatunku w obrębie rodzaju koniowatych, obejmującego wszystkie współczesne nam konie, osły i zebry. Zapis kopalny pokazuje, że przodkowie tych zwierząt wyewoluowali na przestrzeni około 55 mln lat od trójkopytnych osobników wielkości psa, żerujących na liściach, do większych, jednokopytnych zwierząt trawożernych. Po drodze wiele gatunków wyginęło.

Aktualny model filogenetyczny oparty na badaniach mitochondrialnego DNA (mtDNA) sugeruje, że morfologia Haringtonhippus rozwinęła się niezależnie w Nowym i Starym Świecie. Naukowcy przypuszczali, że te dwie linie mogły połączyć się w celu przystosowania do suchych klimatów i siedlisk. Jednak badacze uczestniczący w dofinansowanym przez Unię Europejską projekcie PEGASUS zwracają uwagę, że założenie to bazuje na dwóch dyskusyjnych źródłach: niepewnym typie danych oraz sekwencjach genomu mitochondrialnego, które są niekompletne lub w inny sposób problematyczne.

W opublikowanym niedawno artykule „A new genus of horse from Pleistocene North America” uczeni opisują, w jaki sposób wykorzystali model filogenetyczny i porównania gatunków zidentyfikowanych przy pomocy paleogenomiki i/lub morfologii, próbując ustalić taksonomię koniowatych NWSL z późnego środkowego plejstocenu.

Niejednoznaczny obraz

Dysponujemy obszernym zapisem kopalnym dotyczącym tej rodziny koniowatych, jednak w bliższym nam okresie, od około 2,5 mln lat temu, staje się on nieco pogmatwany. Nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób koniowate z epoki plejstocenu – gdyż to o niej mowa – były ze sobą spokrewnione. Jak tłumaczą badacze, wadą tak obfitego zapisu kopalnego jest to, że znaleziono wiele skamielin koniowatych wątpliwych pod względem taksonomicznym, przy czym problem ten jest szczególnie wyraźny w przypadku plejstoceńskich koniowatych z Ameryki Północnej.

Podzielono je na dwie grupy: o krępych oraz o długich nogach, a obie wymarły w Ameryce Północnej przed końcem plejstocenu. Na podstawie ich anatomii wielu naukowców twierdzi, że konie o długich nogach były najbliżej spokrewnione ze współczesnymi osłami azjatyckimi. Jednak inne badania, przeprowadzone na dawnym DNA, wskazują na bliższe pokrewieństwo między krępo- i długonogimi koniowatymi.

Pełniejsza wiedza o ewolucji i wymarciu w badanym okresie

Wydaje się, że istnieje rozbieżność między tempem wyginięcia koniowatych NWSL żyjących po południowej i północnej stronie kontynentalnych pokryw lodowych. Wskazywałoby to, że ich populacje w odmienny sposób reagowały na presję demograficzną na różnych obszarach występowania, co zdaniem uczonych jest spójne z danymi dotyczącymi innych dużych zwierząt. Aby sprawdzić poprawność tej hipotezy, zespół analizuje 26 pełnych genomów mitochondrialnych oraz 17 częściowych genomów jądrowych koniowatych NWSL z późnego plejstocenu.

„Badania te pokazały, że osobniki ze wschodniej Beringii oraz południowej części Ameryki Północnej tworzyły jeden dobrze udokumentowany klad, który wykraczał poza zróżnicowanie koniowatych i oddzielił się od linii prowadzącej do koniowatych w końcówce miocenu lub we wczesnym pliocenie”, tłumaczą naukowcy. To ich zdaniem daje pełne podstawy to uznania NWSL za osobny rodzaj, nazwany przez nich „Haringtonhippus”.

Uzyskane przez uczonych wyniki sugerują, że populacje długonogich Haringtonhippus i krótkonogich koniowatych były sympatryczne zarówno po północnej, jak i południowej stronie kontynentalnych pokryw lodowych, aż do późnego plejstocenu, oraz że wyginęły mniej więcej w tym samym czasie. Niemal równoczesne wymarcie obu grup koniowatych na całym obszarze występowania w Ameryce Północnej wskazuje, że odpowiadały za nie podobne mechanizmy.

Jak poradzić sobie z rozszerzającą się konwergencją?

Badanie morfologii może być skomplikowane: omawiany przypadek uwidacznia częsty problem w biologii systematycznej, dotyczący tego, w jaki sposób można najskuteczniej wyróżnić autentyczne zależności w obrębie grup, takich jak koniowate z neogenu, które były podatne na tak zwaną „rozszerzającą się konwergencję” (ang. „rampant convergence”). W rozwiązaniu przedstawionym w artykule wykorzystano zarówno informacje paleogenomiczne, jak i morfometryczne, aby na nowo umiejscowić w taksonomii rodzaj Haringtonhippus, który, jak zapewniają badacze, jawi się teraz jako najbliższa grupa zewnętrzna dla wszystkich żyjących koniowatych.

Białka mogą przetrwać znacznie dłużej niż dawne DNA, a proteomika kolagenu odgrywa kluczową rolę w charakterystyce pokrewieństwa. „Tego rodzaju pouczające podejście daje nadzieję na znaczące uporządkowanie systematyki, której nadmierne rozdrobnienie utrudnia nam zrozumienie biologii ewolucyjnej innych ważnych grup dużych zwierząt z okresu późnego plejstocenu, takich jak bizony czy mamuty”, mówią uczeni.

Trwającą 5500 lat historię udomowienia i hodowli koni, które zmieniły naturalny kierunek ewolucji dzikiego konia i doprowadziły do powstania ponad 625 domowych ras, trudno jest zrekonstruować wyłącznie na podstawie archeologii, badań historycznych i współczesnej genetyki. Celem projektu PEGASUS (The makeup of the modern horse: a history of the biological changes introduced by human management) było wykorzystanie najnowszych zdobyczy analizy cząsteczek starego DNA, aby uzyskać nowe informacje genomiczne, epigenetyczne i metagenomiczne dotyczące przodków współczesnych koni.

Więcej informacji:
strona projektu w serwisie CORDIS