Sobota 05.01.2019

Co mówią nam geny gigantów?

Największy orzeł świata miał lilipucich przodków, a jego ofiary – olbrzymie ptaki moa – zaczęły wymierać, zanim na Nowej Zelandii pojawił się człowiek. To wszystko udało się ustalić dzięki badaniom kopalnego DNA.



By John Megahan [CC BY 2.5], via Wikimedia CommonsMoa atakowane przez orła Haasta. By John Megahan

Wyniki były tak zaskakujące, że w pierwszej chwili nie uwierzyliśmy – mówi dr Michael Bunce z Uniwersytetu Oksfordzkiego. Za najbliższego krewniaka największego orła wszechświata, wymarłego nowozelandzkiego orła Haasta (Harpagornis moorei), trzeba było uznać orzełka australijskiego (Hieraaetus morphnoides) – jednego z najmniejszych orłów świata. Ten pierwszy miał skrzydła o rozpiętości do 3 metrów i ważył od 10 do 14 kilogramów. Tym samym zbliżył się do górnego limitu wagi dla zwierząt w locie aktywnym (większe mogą być tylko te, które szybują, unosząc się dzięki prądom powietrza). Ciężar orzełka australijskiego nie przekracza 1 kilograma. Najbardziej zdumiewa na to, jak blisko spokrewnione są oba gatunki. Ich wspólny przodek, według naszych szacunków żył mniej niż milion lat temu. Tyle czasu wystarczyło, by masa nowozelandzkiego orła wzrosła ponad dziesięć razy. Czegoś takiego nigdy nie obserwowano wśród lądowych kręgowców – tłumaczy dr Bunce.

Dużo szczęścia naszej rodaczki

Na początku nic nie zapowiadało rewelacji. W oksfordzkiej pracowni badań kopalnego DNA (Ancient Biomolecules Center) pojawiła się studentka z Polski Marta Szulkin. Szukała tematu do pracy magisterskiej. Ponieważ interesowała się biologią ewolucyjną, zaintrygowała ją możliwości badań DNA wymarłych zwierząt. Jeden z badaczy pracowni dr Michael Bunce polecił jej, by zajęła się gigantycznym orłem Harpagornis moorei. Ptak ten wymarł około 500 lat temu. Ślady na kościach moa – olbrzymich, nielotnych ptaków roślinożernych – świadczą, że to one były główną ofiarą wielkiego orła. Drapieżnik chwytał je jedną nogą za miednicę, a drugą nogą lub dziobem roztrzaskiwał ich głowy. Na pierwszych mieszkańcach Nowej Zelandii, którzy przybyli tutaj około 700 lat temu, orzeł zrobił wielkie wrażenie, że stał się jednym z najczęstszych motywów legend, rysunków i rzeźb.

Dla dzisiejszych biologów nie był jednak wielką zagadką. Badania jego szkieletu dowiodły bowiem jasno, że Harpagornis moorei jest bliskim krewniakiem orła australijskiego (Aquila audax) – drapieżnika o wadze 4,5 kilograma i 2 metrów rozpiętości skrzydeł. Temat więc był prosty. W sam raz na pracę magisterską. Czułam dużo szczęścia – opowiadała Marta Szulkin. Kopalne DNA najczęściej trudno się izoluje. Koleżanka, która zajmowała się nieżyjącymi już dzisiaj gatunkami wielbłądów, zaczęła badania w tym samym czasie, jednak DNA z ich kości było tak zniszczone, że nie uzyskała żadnych wiarygodnych wyników. Marcie Szulkin udało się wyizolować DNA z orlich mitochondriów. Dzięki temu mogła porównać zapisane tam dane materiałem genetycznym innych gatunków ptaków drapieżnych.
Orzeł australijski. Źródlo: Wikipedia.org
PTaki moa. By Heinrich Harder (1858-1935) (The Wonderful Paleo Art of Heinrich Harder) [Public domain], via Wikimedia Commons


Miliony ptaków moa

Jednocześnie w brytyjskim dwutygodniku „Biology Lemerst” ukazał się artykuł o kopalnym DNA głównych ofiar nowozelandzkiego orła: podobnych do strusi ptaków moa. Obecnie przypuszcza się, że Nową Zelandię zamieszkiwało 10 gatunków tych gigantów. Najmniejsze spośród nich miały 1 metr wysokości. Rekordziści osiągali 3 – 3,5 metra wzrostu i 250 kilogramów wagi. Były to więc największe z wszystkich znanych ptaków świata.
W 2003 roku badania kopalnego DNA pozwoliły ustalić, że niektóre moa, dotychczas uważane za oddzielne formy, są samicami i samcami tego samego gatunku. Błąd w klasyfikacji wynikał ze znacznej różnicy rozmiarów – panie moa były większe od panów.

Dr Neil Gemmell z Uniwersytetu Canterbury w Nowej Zelandii, główny autor najnowszej pracy, postanowił pójść krok dalej. Wraz ze współpracownikami zamierzał oszacować na podstawie kopalnego DNA całkowitą liczebność wymarłej populacji. Zasada, którą przyjęli, była prosta – im bardziej różnorodna genetycznie populacja, tym więcej liczył osobników.

Do niedawna kopalne DNA wykorzystywano głównie do ustalania pokrewieństwa między różnymi gatunkami. Do tych celów wystarcza bowiem jedna, dwie próbki. Ostatnio  technika jednak rozwinęła się na tyle, że można badać wiele próbek od razu.

Do badań zespół dr Gemmella wybrał ptaki z rodzaju Dinomis – największe spośród wszystkich moa. Naukowcom udało się przeanalizować DNA  aż 57 osobników. To pozwoliło oszacować różnorodność genetyczną populacji, a na tej podstawie także liczebność.

Dotychczasowe rachunki oparte na założeniach ekologicznych wskazywały, że 700 lat temu, gdy na Nowej Zelandii pojawili się ludzie, żyło ok. 160 tys. ptaków moa. Z naukowych danych wynika, że między 6 a 1 tys. lat temu samych przedstawicieli rodzaju Dinornis było tutaj od 300 tys. do 1,4 mln. A liczebność wszystkich ptaków moa na Nowej Zelandii  wahała się w tym czasie od 3 do 12 milionów.

To było bardzo dużo. Za dużo. Oznaczało, że moa zaczęły szybko wymierać, zanim na Nowej Zelandii pojawili się ludzie. Dotychczas to nasz gatunek winiono za śmierć wielkich ptaków. Jeśli nie Homo sapiens, to kto zawinił?

Jak nie wulkan, to gruźlica

Naukowcy oczywiście trzymają w zanadrzu wiele hipotez. Ale za najbardziej prawdopodobne uznają dwie. Po pierwsze: wulkanizm. Między 3,3 a 1,8 tys. lat temu na Nowej Zelandii kilkakrotnie wybuchał jeden z wulkanów. Lasy wokół niego zostały spalone w promieniu 60 km. Musiało to zrobić wrażenie na ptakach moa. Ale czy efekt był wystarczający, by tak przerzedzić ich szeregi? Jak nie wulkan, to może epidemia. Ptaki wędrowne mogły przynieść na Nową Zelandię gruźlicę, salmonellozę, wirusy grypy albo innej choroby. To mogło zdziesiątkować moa. A jeśli potem przybyli ludzie… Katastrofa murowana. Naukowcy mają nadzieję, że uda im się zweryfikować tę hipotezę. W DNA ptaków moa trzeba będzie poszukać genów odporności na choroby. Jeśli okaże się, że dobór naturalny je faworyzował, sprawa będzie jasna.
Paweł Wiśniewski












Ocena (4.8) Oceń:

Pasaż zakupowyprzejdź do pasażu pasaż

Ogłoszenia - ekologia.pl
Pasaż zakupowy