Nauka

Po ludzku o słoniach

Jak dzięki słoniom wskrzesimy mamuty

Być może po 10 tys. lat mamut włochaty znów zamieszka na Ziemi. Być może po 10 tys. lat mamut włochaty znów zamieszka na Ziemi. Velizar Simeonovski/Field Museum Library / Getty Images
Ewolucyjna historia słoni, jak pokazują najnowsze badania, jest zadziwiająco podobna do naszej.
Mamuty narodziły się w Afryce ok. 5 mln lat temu, dokładnie w tym samym czasie, gdy powstawały – też w Afryce – pierwsze hominidy.www.bridgemanimages.com Mamuty narodziły się w Afryce ok. 5 mln lat temu, dokładnie w tym samym czasie, gdy powstawały – też w Afryce – pierwsze hominidy.

Słonie – tak samo jak ludzie – są dziś reliktem bardzo kiedyś szeroko rozgałęzionej grupy ssaków. Należą do rzędu trąbowców (my – naczelnych) i wyłoniły się u zarania ery kenozoicznej, ok. 55 mln lat temu, w Afryce – tak samo jak naczelne. Choć powstały z form bardzo małych (naczelne też), w czasach swojej świetności przeważały wśród nich giganty i ten właśnie gigantyzm, wraz ze słupowatymi nogami, chwytną trąbą i przedziwnie zmienionymi siekaczami w postaci wystających daleko ciosów (nie kłów!) stanowią najbardziej rozpoznawalne ich cechy.

Choć wcześnie rozpadły się na odrębne linie ewolucyjne (dejnoteria, mastodonty, gomfoteria, stegodony i słoniowate, do których należały mamuty), to dziś wszystkie już wymarły i pozostały jedynie dwa bliskie sobie gatunki: słoń indyjski i afrykański. Pod tym względem słoniowate (dalej: słonie) są niemal lustrzanym odbiciem człowiekowatych (dalej: ludzie) – z kilkunastu (lub więcej) ich gatunków pozostały do dziś tylko dwa, tak jak z kilkunastu (lub więcej) gatunków „ludzkich” dziś pozostał tylko jeden. Ale ta taksonomiczna samotność w obu przypadkach jest bardzo świeżej daty – jeszcze u schyłku ostatniej epoki lodowej (skończyła się ok. 11,7 tys. lat temu) żyły na Ziemi różne mamuty, mastodonty, stegodony i w tym samym czasie dożywali swych dni neandertalczycy, ale także denisowianie, „Hobbici” z wyspy Flores, a pewnie i inne, mniej znane archaiczne Homo.

Podobieństw jest więcej. Słonie są bardzo inteligentne, mają ogromne mózgi z mocno pofałdowaną korą i wykazują się wieloma zaawansowanymi cechami psychicznymi, takimi jak złożony system porozumiewania się, żal po stracie zmarłych czy posługiwanie się prostymi narzędziami (za pomocą trąby). Wreszcie słonie – jak ludzie – wykazywały się niezwykłą zdolnością do ekspansji ze swej afrykańskiej kolebki i kilkakrotnie „wychodziły” z Afryki, opanowując nowe, niekiedy bardzo mroźne, środowiska.

Jedną z ważnych cech trąbowców była też zdolność do pokonywania przestrzeni morskich. Ssaki (lądowe) są w tym słabe, bo mając wysoki metabolizm, potrzebują do przeżycia dużo słodkiej wody i pożywienia, a tych na morzu brakuje. Dlatego do wielu wysp nigdy nie dotarły. I tylko dwie grupy radziły sobie z tym lepiej – bardzo małe, jak szczury, lub fruwające – nietoperze. A także słonie i ludzie.

Karłowate słonie, miniaturowi ludzie

Wśród dużych ssaków trąbowce są wyjątkowe – pływają dobrze i chętnie, są wytrzymałe i bez trudu pokonują dystans nawet kilkudziesięciu kilometrów. Dlatego pojawiły się na wielu wyspach i wszędzie tam podlegały podobnym metamorfozom – karlały, nieraz do groteskowo małych rozmiarów. Ich gatunki wyjściowe bywały różne, zależnie od dostępności słoni na pobliskich lądach. W przypadku Europy i Afryki były to mamuty lub słonie afrykańskie (karłowate słoniki żyły kiedyś na niemal wszystkich wyspach Morza Śródziemnego). Maleńkie mamuty znane są też na wyspach Morza Arktycznego (na wyspie Wrangla przeżyły nawet do czasów historycznych), a ich karłowaci kuzyni zamieszkiwali archipelagi zachodnich wybrzeży Ameryki Północnej. W Azji Południowo-Wschodniej nie było mamutów, ale żyły tam inne, blisko z nimi spokrewnione trąbowce – stegodony, a w pobliżu rozciągało się największe na świecie skupisko wysp archipelagu indonezyjskiego. Na wiele z nich, w różnych czasach, dotarli ich przedstawiciele, którzy po krótszym lub dłuższym czasie karleli.

Najciekawszy jest przypadek wyspy Flores, bo tam dotarły kiedyś nie tylko słonie (stegodony), ale i ludzie (zapewne z gatunku Homo erectus lub pokrewnego). I również oni skarleli – dokładnie tak samo jak trąbowce i zapewne z tych samych powodów (ograniczone zasoby pokarmowe, brak dużych drapieżników). Miniaturowi „Hobbici” (H. floresiensis) wzbudzili sensację (pierwszy raz trafiono na ich szczątki w 2003 r.) i niedowierzanie, bo w naszej ewolucji dominowała tendencja do wzrostu rozmiarów ciała i ekspansji mózgu, a oni mieli małe ciała i skarlałe mózgi, w czym przypominali żyjące miliony lat wcześniej australopiteki. Tzw. reguła karłowatości i gigantyzmu wyspowego (duże zwierzęta maleją, a małe rosną), sformułowana jako ogólna zasada biologii, jak dotąd zdawała się nie dotyczyć tylko ludzi. Teraz wygląda na to, że i nas nie omijała. Nawiasem mówiąc, na Flores, obok miniaturowych słoni i ludzi, znaleziono też szczątki gigantycznych szczurów.

Dlaczego jednak ludzie nie mieliby karleć na wyspach i dlaczego nas dziwi, że tak się stało? Otóż z tego samego powodu, dla którego słonie i inne wielkie zwierzęta o nagiej skórze (jak nosorożce) przyoblekały się w gęste futra, gdy z gorącej Afryki docierały do mroźnej Eurazji (mamuty włochate, nosorożce włochate), a ludzie – gdy przeszli tę samą drogę – nie odtworzyli już utraconego owłosienia, tylko zaczęli okrywać się skórami zwierzęcymi. Nasza kultura okazała się buforem wstrzymującym naturalną w takich warunkach ewolucję ssaków. I dlatego też ludzie współcześni, gdy wreszcie zaczęli masowo docierać na wyspy, nie podlegali karłowaceniu – dzisiejsi Polinezyjczycy nie są wyraźnie mniejsi od swych lądowych pobratymców, choć dotarli nawet do najmniejszych wysepek oceanu. Wcześniej najwyraźniej tego buforu nie było.

Inną z naszych osobliwości ewolucyjnych wydawała się nadzwyczajna skłonność do krzyżowania się odległych geograficznie i genetycznie populacji, a nawet hybrydyzacji międzygatunkowych, które sprawiły, że ludzie współcześni są de facto mieszańcami. W naszych żyłach płynie krew nie tylko bezpośrednich afrykańskich przodków, ale także spotykanych później na innych lądach innych człowiekowatych, takich jak neandertalczycy czy denisowianie. Od czasu odczytania pełnego genomu człowieka współczesnego (w 2001 r.), a później też i wymarłych hominidów (neandertalczyków i denisowian w 2010 r.), możemy ślady tych dawnych związków odnajdywać, porównując odpowiadające sobie sekwencje naszego i ich DNA.

Dzięki temu wiemy na przykład, że sami denisowianie krzyżowali się z neandertalczykami (z Ałtaju, ale nie Europy), że w genach denisowian są ślady hybrydyzacji z jakimś innym, nieznanym gatunkiem, że i w subsaharyjskiej Afryce dochodziło w przeszłości do mieszania genów między różnymi gatunkami Homo, więc nawet czarni Afrykanie, uznawani do niedawna za jedynych „czystych rasowo” H. sapiens, nie są wolni od takich międzygatunkowych domieszek.

Teraz okazuje się, że coś bardzo podobnego spotykało też słonie. Najlepiej widać to na przykładzie mamutów, bo i ich geny zaczynają odsłaniać nam swe tajemnice, a to, co pokazują, do złudzenia przypomina sytuację, którą znamy z historii naszego gatunku.

Mamuty narodziły się w Afryce ok. 5 mln lat temu, dokładnie w tym samym czasie, gdy powstawały – też w Afryce – pierwsze hominidy. Ten afrykański mamuci protoplasta ok. 3 mln lat temu pojawił się w Europie, zmieniając się w eurazjatycką formę znaną jako M. meridionalis. Już poza Afryką mamuty ewoluowały dalej, dając początek ściśle już europejskiemu gatunkowi mamuta stepowego (M. trogontheri), z którego jeszcze później powstał mamut włochaty (M. primigenius) i skolonizował całą północną Azję, docierając aż do odsłaniającego się podczas nawracających okresów lodowcowych pomostu łączącego Stary i Nowy Świat – Beringii. W podobny sposób ludzie, którzy opuścili Afrykę, ewoluowali w nowych środowiskach, dając lokalne gatunki (jak H. antecesor i neandertalczyk w Europie), podobną drogą dotarli do najdalszych rubieży Starego Świata i – poprzez tę samą Beringię – skolonizowali Amerykę.

Przypuszcza się, na podstawie danych paleontologicznych, że mamuty dwukrotnie „odkrywały Amerykę” – najpierw ok. 2 mln lat temu (z tych pierwszych amerykańskich kolonistów powstał lokalny gatunek mamuta kolumbijskiego, M. columbi, który zajął głównie cieplejsze regiony środkowych i południowych Stanów Zjednoczonych), a później ok. 200 tys. lat temu (mamut włochaty, który opanował mroźne tereny u czoła amerykańskich lądolodów). Oba gatunki, zajmując rozłączne terytoria, dotrwały aż do końca ostatniej epoki lodowej i wreszcie ostatecznie wymarły, gdy dotarli tam ludzie, ok. 10 tys. lat temu.

Na terenach Ameryki Północnej znaleziono też szczątki dwóch innych, również endemicznych, gatunków mamutów – mamuta Jeffersona (M. jeffersoni) ze wschodnich obszarów USA i mamuta karłowatego (M. exilis), będącego zminiaturyzowaną, wyspową wersją mamuta kolumbijskiego. Warto jeszcze wspomnieć, że Amerykę zamieszkiwały w plejstocenie także inne trąbowce – mastodonty, często zresztą z mamutami mylone ze względu na nieszczęśliwie im nadaną nazwę łacińską – Mammut. Lodowcowa Ameryka to było prawdziwe słoniowe eldorado.

Powrót na Syberię

Cóż więc mówią mamucie geny? Jedną z pierwszych niespodzianek było stwierdzenie, że syberyjskie mamuty, które przeżyły do końca plejstocenu, nie są tak naprawdę autochtonami, ale reemigrantami z Ameryki. Zastąpienie jednego gatunku przez przedstawicieli tego samego gatunku, ale przybyłych z odległego kontynentu, nie zdarza się często i przywołuje na myśl podobne zdarzenia z niedawnej historii człowieka, np. zagładę pierwotnych mieszkańców Tasmanii spowodowaną przez europejskich kolonistów czy wytępienie Indian z Karaibów przez Hiszpanów.

Choć w Ameryce żyły jednocześnie aż cztery gatunki mamutów, to dotąd uważano ten kontynent za swego rodzaju ślepą uliczkę, w którą zwierzęta te trafiały z Azji i z której nigdzie dalej nie mogły się ruszyć (poza dalszą drogą do Ameryki Południowej). Gdy jednak Hendrik Poinar z kanadyjskiego McMaster University wraz z zespołem przebadał bogaty zbiór szczątków mamucich (kości, zębów, włosów i odchodów) z całego obszaru Holarktyki (lądów leżących nad kołem podbiegunowym) i reprezentujących niemal cały zasięg czasowy występowania tych trąbowców, okazało się, że i droga powrotna nie była przed nimi raz na zawsze zamknięta.

Szczególnie dramatyczne procesy musiały się wydarzyć ok. 44 tys. lat temu, kiedy to syberyjskie mamuty nagle wymarły (a przynajmniej „wymarły” ich mitochondria, bo to na ich genach – mtDNA – prowadzono te badania) i zostały zastąpione przez formy pochodzenia amerykańskiego, które niejako wróciły na obszar, skąd ich przodkowie kiedyś podbili Amerykę. I choć nie wiemy, co zdarzyło się 44 tys. lat temu, to warto zauważyć, że analogiczne zastąpienie neandertalczyków przez kromaniończyków (czyli Homo sapiens) w Europie zaszło niemal dokładnie w tym samym czasie (39 tys. lat temu).

Pozostaje pytanie, czy syberyjskie mamuty wymarły, zanim zastąpione zostały przez amerykańskich reemigrantów, czy też doszło między nimi do swego rodzaju próby sił, ale i pod tym względem sytuacja jest analogiczna z nami: wciąż nie wiadomo, czy wkroczyliśmy na ziemie opuszczone (lub opuszczane) przez neandertalczyków, czy musieliśmy z nimi o te ziemie konkurować.

Słoniowe mezalianse

Kolejna niespodzianka przyszła parę lat później (w 2011 r.), gdy zespół Jacoba Enka, współpracownika Poinara, zbadał geny dwóch mamutów kolumbijskich znalezionych w stanie Utah. Ku zdumieniu badaczy okazało się, że ich mtDNA należało do wariantu łączonego dotąd tylko z mamutem włochatym, co było o tyle zagadkowe, że mamuty kolumbijskie żyły w Ameryce dużo wcześniej niż włochate, a nawet wcześniej, niż gatunek ten w ogóle pojawił się w Eurazji. Mogło to oznaczać niedawny przepływ genów mitochondrialnych od jednego gatunku do drugiego, więc zachodziło podejrzenie, że te dwa anatomicznie różne mamuty w istocie nie stroniły od międzygatunkowych kontaktów. Ale czy można być gatunkiem anatomicznie, nie będąc nim zarazem genetycznie?

Odpowiedź na pytanie, czy trafiono po prostu na dwa nietypowe egzemplarze, czy też w istocie kontakty między obu gatunkami (przynajmniej samic „kolumbijskich” z samcami „włochatymi”) doprowadziły do przełamania barier między nimi, przyniosły dopiero niedawne badania Poinara (w 2016 r.). Jego zespół wyekstrahował mtDNA ze szczątków 67 osobników należących do trzech paleontologicznych gatunków mamutów północnoamerykańskich – kolumbijskiego, Jeffersona i karłowatego, porównując je z wcześniejszymi danymi z zachowanych w wiecznej zmarzlinie szczątków mamutów włochatych. To po raz pierwszy pozwoliło uzyskać dość pełny obraz możliwych pokrewieństw i ewentualnych związków wszystkich amerykańskich mamutów w ciągu całej historii ich pobytu na tym kontynencie.

Z pracy Poinara wynika kilka jasnych wniosków. Po pierwsze, potwierdza się, że populacje amerykańskie i eurazjatyckie były bardzo zróżnicowane i rozbite na linie, które długo pozostawały we wzajemnej izolacji. Po drugie, mamuty kolumbijskie rzeczywiście pod względem mtDNA należą wprost do jednej z linii mamuta włochatego, więc mitochondrialnie zdają się należeć do tego gatunku. Jest to o tyle dziwne, że mamuty kolumbijskie, zarówno anatomicznie, jak i geograficznie, wyraźnie różnią się od włochatych – inaczej niż mamuty Jeffersona, które już wcześniej podejrzewano, że są mieszańcami. Skąd te różnice?

Z analizy ich mtDNA wynika, że pojawiły się one późno w genomie tego gatunku i na długo po jego powstaniu, są więc poniekąd ciałem obcym, trochę tak jak i same mitochondria, które w każdym z nas żyją jak gdyby własnym życiem i opierają się na własnych genach. Musiały więc zostać wcielone w obręb genomu mamuta kolumbijskiego wraz z przybyciem mamutów włochatych z Eurazji i wiązać się z przygodnymi związkami między przedstawicielami obu gatunków. Pozostaje jednak zagadką, dlaczego mitochondria tych pierwszych odniosły taki sukces, że znajdowane są we wszystkich szczątkach tych drugich. I rodzi się oczywiste pytanie: czy były to na pewno odrębne gatunki, skoro tak łatwo doszło u nich do wymiany genów i to pomimo upływu około miliona lat, od kiedy ich przodkowie rozeszli się od wspólnego dla obu gatunków eurazjatyckiego mamuta stepowego? To sytuacja do złudzenia przypominająca przypadek neandertalczyka i H. sapiens w Europie – te gatunki też spotkały się na naszym kontynencie po niemal milionie lat, jaki upłynął od rozejścia się ich linii, i też nie stroniły od intymnych kontaktów.

Wskrzesić mamuty (i nie tylko)

A tymczasem w kilku laboratoriach na świecie trwają prace nad przywróceniem mamuta włochatego do życia. Od 2015 r. znamy już niemal kompletny jego genom jądrowy, wiemy, jakie sekwencje różnią go od słonia indyjskiego i – co najważniejsze – udało się zidentyfikować geny, dzięki którym zwierzęta te przystosowały się do życia w mroźnym klimacie.

Nie brakuje też pomysłów, jak dokonać zmartwychwstania wymarłego gatunku. Najbardziej zaawansowane badania prowadzi prof. Robert Church z Harvardu, który zamierza zastępować geny słoniowe przez mamucie w komórkach macierzystych słonia indyjskiego. Ostatecznym celem tych prac ma być „przeredagowanie” całego słoniowego genomu na wersję najbardziej podobną do mamuciej, a w kolejnym kroku – to marzenie Churcha – stworzenie zdolnego do życia zarodka i wszczepienie go do samicy słonia indyjskiego, która powinna sprawdzić się dobrze w roli surogatki. A potem pozostanie tylko poczekać 22 miesiące i obserwować narodziny pierwszego mamuta włochatego po liczącej 10 tys. lat przerwie. A gdy to się stanie, będzie go można przetransportować nad rzekę Kołymę, gdzie w powstającym Parku Plejstoceńskim czeka już na niego odtworzony „mamuci step” wraz z najprawdziwszymi reliktami lodowcowego świata, takimi jak bizony i woły piżmowe.

A potem – Church jest nie tylko wybitnym genetykiem, ale też wizjonerem – podobny los mógłby spotkać neandertalczyka i wtedy – jak twierdzą zwolennicy tych planów „de-ekstynkcji” – zmażemy z siebie część win naszych przodków, którzy walnie przyczynili się do zagłady najbardziej majestatycznych gatunków epoki lodowcowej. W ten sposób historie ludzi i mamutów splotłyby się ponownie.

Polityka 41.2016 (3080) z dnia 04.10.2016; Nauka; s. 70
Oryginalny tytuł tekstu: "Po ludzku o słoniach"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Historia

O Niemcach, którzy z konieczności zostali Polakami

Książka naszego redakcyjnego kolegi Piotra Pytlakowskiego „Ich matki, nasi ojcowie”, której fragment publikujemy, opowiada o losach niemieckich dzieci mieszkających na ziemiach, które po II wojnie światowej przypadły Polsce.

Piotr Pytlakowski
15.09.2020
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną