Древняя ДНК рассказала о миграции лиственницы в постледниковый период
Пути расселения двух видов лиственницы на территории Сибири по окончании ледникового периода проследила международная группа ученых, 4 августа сообщает пресс-служба Сибирского федерального университета.
Исследование расселения преобладающих в настоящее время видов лиственницы на территории Сибири проводилось с помощью анализа ДНК образцов донных отложений восьми сибирских озер.
Российский участник группы, профессор кафедры геномики и биоинформатики СФУ и профессор Гёттингенского университета Константин Крутовский рассказал:
«Динамика распространения двух видов лиственницы — лиственницы сибирской (Larix sibirica) и лиственницы Гмелина (Larix gmelinii) на границе окончания последнего ледникового периода мало изучена отчасти потому, что палеоэкологические данные о них отсутствуют. Пыльца этого дерева плохо сохраняется, однако мы изучили фрагменты ДНК деревьев многолетних донных отложений, собранных с разной глубины сибирских озер и представляющих разных исторические периоды соответственно».
Выбор исследователей пал на эти два вида лиственниц потому, что они являются преобладающими на этих территориях Сибири, но при этом значительно отличаются друг от друга по экосистемным функциям и их перемещения имеют глобальную значимость.
Результаты исследования показали, что доминирующая в настоящее время в Западной Сибири лиственница сибирская мигрировала на север примерно 10 тысяч лет назад — в период голоцена. Тогда как в эпоху плейстоцена, последнего ледникового периода (21 тысячелетие до н. э.), была наиболее распространена лиственница Гмелина.
«Наша международная научная группа под руководством профессора Ульрике Герцшуг впервые в мире проанализировала комбинацию ядерных повторов и хлоропластную ДНК в широкой временной перспективе, чтобы узнать, почему виды лиственницы распределялись в пространстве таким образом», — сообщил Константин Крутовский.
С помощью генетического анализа исследователи установили, что доминирующими на огромных территориях Западной и Восточной Сибири лиственничные леса стали именно по окончании последнего ледникового периода.
При этом Larix sibirica мигрировала с южных территорий, заново заселяя некогда скованные ледником пространства, в то время как L. gmelinii завоевывала восточные территории из популяций, уцелевших во время ледникового периода.
Кроме научного интереса, полученные результаты важны и с практической точки зрения, отметил ученый. Метод ДНК-ДНК гибридизации и таргетного ДНК-обогащения, примененный исследователями впервые с помощью специально синтезированных коротких фрагментов ДНК (олигонуклеотидов), идентичных генам хлоропластного и ядерного генома лиственницы, позволил впервые выделить, просеквенировать и сравнить ДНК лиственницы в палеообразцах донных отложений.
Выяснилось, что с помощью этого метода можно с высокой точностью дифференцировать различные виды Larix и проследить развитие и миграции различных популяций этого вида на больших промежутках времени.
Таким образом, ДНК хлоропластного генома может быть широко применима для геномных исследований, поскольку она в избытке присутствует практически во всех растительных клетках.
Исследователи полагают, что глобальное потепление в настоящее время наиболее затронуло высокие широты Северного полушария, в том числе российскую Арктику, что может серьезно отразиться на бореальных лесах Сибири.
«Поскольку в настоящий момент лиственница составляет 81% этих лесов, а лиственничники служат основой для местных экосистем, обеспечивают поглощение углекислого газа и приносят несомненную экономическую выгоду российской экономике, в частности, лесоперерабатывающей промышленности, следует пристально изучать динамику этих видов и их реакцию на изменение климата в прошлом. Это поможет предсказать, каких изменений стоит ждать в обозримом будущем и подготовиться к ним», — заключил Константин Крутовский.
