Партия окаменелостей под названием «один из древнейших фекалий в мире» стала ключом к экологической памяти ледникового периода в руках учёных. Хорошо сохранившиеся экскременты древнего арктического суслика из вечной мерзлоты в регионе Юкон в Канаде были систематически проанализированы, чтобы представить панорамный вид на древнюю экологическую сеть, существовавшую примерно 70 000–700 000 лет назад, включая шерстистых мамонтов, американских гепардов и других гигантских животных.
Эта партия копролитов была собрана в древних беличьих пещерах. Благодаря тому, что эти пещеры долгое время находились в мерзлой почве, экскременты оставались нетронутыми в течение длительного геологического времени, оставив научному сообществу «капсулу времени», полную древней ДНК окружающей среды (аэДНК). Исследовательская группа, состоящая из Университета Макмастера, Исследовательского института Хакаи, Университета Альберты и других учреждений, отметила, что эти копролиты предоставляют чрезвычайно редкие генетические доказательства для понимания долгосрочных изменений в эволюции и экологии древнего региона «Берингия» (Берингия).
Извлекая и реконструируя аэДНК из маленьких круглых частиц, близких по размеру к фекалиям обычного кролика, команда успешно идентифицировала более 18 митохондриальных геномов, а также генетическую информацию большого количества растений, микроорганизмов, насекомых и позвоночных. К ним относятся вымершие гигантские животные, такие как шерстистые мамонты, древние лошади, большая кошка, известная как американский гепард, и степной бизон. Также были обнаружены следы других грызунов, хищников, таких как серые волки, и более 200 видов флоры.
Исследования показывают, что эти копролиты, выделяемые древними арктическими сусликами, являются отличным «архивом» для понимания древней окружающей среды и биоразнообразия. Хендрик Пойнар, генетик-эволюционист и директор Центра древней ДНК Макмастера, отметил, что копролиты белок сохраняют чрезвычайно разнообразные генетические «снимки», которые можно использовать для реконструкции экологического ландшафта древнего Берингова региона, включая такие ключевые истории, как изменения окружающей среды, эволюция мегафауны, миграция и даже процессы вымирания.
Примечательно, что один из образцов раскрыл глубокую историю самой линии арктических сусликов. Основываясь на характеристиках ДНК, ученые пришли к выводу, что возраст образца составляет около 700 000 лет, и он принадлежит древнему виду сусликов, который больше не встречается на Юконе, а его ближайшая родственная популяция сейчас распространена в Западной Сибири.
Считается, что арктические суслики ( Urocitellus parryii ) являются оппортунистическими всеядными животными, питающимися различными растениями и животными, и их древние предки, по-видимому, сохранили схожие пищевые привычки. Поскольку эти белки собирают ветки растений, листья, семена, кости и другие материалы в ландшафте и приносят их обратно в свои пещеры, в сочетании с их привычкой длительной спячки фекалии в пещерах на удивление хорошо сохраняются в морозной среде.
Тайлер Мерчи, исследователь палеогеномики из Института Хакаи и первый автор статьи, описал арктических сусликов, живущих сегодня на Юконе, как «накопителей», перемещающих все виды детрита из окружающей среды обратно в свои гнезда. Именно такое поведение приводит к смешиванию большого количества остатков животных и растений с их экскрементами, что делает эти копролиты богатыми многовидовой и многоуровневой информацией о ДНК окружающей среды.
В палеонтологии экскременты всегда были важным образцом для понимания жизни: от анализа экскрементов тюленей для определения структуры их рациона до использования экскрементов для отслеживания популяций диких животных, за которыми трудно наблюдать напрямую. Однако фекалии высокоорганичны и легко разлагаются микроорганизмами, поэтому сохранить их в ископаемом виде в течение длительного времени крайне сложно. Поэтому такие копролиты, сохраняющиеся сотни тысяч лет, очень редки и чрезвычайно ценны.
Исследовательская группа отметила, что копролиты из вечной мерзлоты могут быть даже более подходящими, чем кости, в качестве носителей древней ДНК окружающей среды. Хотя часть ДНК, возможно, вступила в контакт с этими образцами после того, как фекалии были отложены, в целом эти останки по-прежнему представляют собой «сокровищницу» записей древней жизни, предоставляя беспрецедентные подробности для изучения прошлых экологических изменений.
Ученые также подчеркивают, что истории эволюции и климата в прошлом могут послужить источником вдохновения для настоящего и будущего. Пойннер сказал, что исследовательская группа сможет наблюдать, какие гены подверглись сильному естественному отбору во время прошлых изменений климата, что может помочь предсказать, как сегодняшние животные могут адаптироваться или не адаптироваться перед лицом быстрого потепления климата.
Соответствующие результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications, что еще раз подчеркивает огромный потенциал крошечных и незаметных копролитов в раскрытии глубокой временной памяти Земли. «Фекальные архивы» этих древних арктических сусликов также предоставляют научному сообществу уникальный путь к реконструкции мира ледникового периода, который когда-то был населен мамонтами, древними лошадьми и «американскими гепардами».