Шерстистый мамонт (лат. Mammuthus primigenius)

На рисунке группа покрытых шерстью слоноподобных животных прогоняет белого медведя. Рисунок с сайта siberiantimes.com.

На рисунке группа покрытых шерстью слоноподобных животных прогоняет белого медведя. Однако есть в этой сцене что-то странное: создается впечатление, что семейство мамонтов прогоняет прочь гигантского хищника, по габаритам не уступающего носорогу! На самом деле ситуация ровно противоположная: медведь на этой картинке вполне современных размеров, а вот мамонты — сущие карлики, в холке лишь на две головы переросшие человека и весившие не более трех тонн (при «стандартном» весе самца мамонта 6–8 тонн). И такая сцена могла произойти всего около четырех тысяч лет назад на острове Врангеля — последнем прибежище мамонтов на нашей планете.

С эволюционной точки зрения шерстистый мамонт (Mammuthus primigenius) был одним из наиболее успешных плейстоценовых видов животных: возникнув около 800 тысяч лет назад в Восточной Азии (там жил его предок, степной мамонт), этот вид распространился по огромной территории, и сейчас его остатки находят от Испании до Чукотки и от Аляски до южной Канады. А благодаря тому, что эти животные тяготели к северным местообитаниям, множество их туш сохранилось в условиях вечной мерзлоты, что позволило ученым в буквальном смысле изучить этих животных от кончика хобота до кончика хвоста. Благодаря этой тафономической особенности, а также найденным настенным росписям с изображениями мамонтов ученые неплохо представляют не только внешний вид, но даже образ жизни этого доисторического великана.

Карта распространения шерстистого мамонта в Голарктике: обратите внимание на существование в позднем плейстоцене сухопутного моста между Евразией и Северной Америкой, позволившего мамонтам добраться до Аляски. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

Пик вымирания мамонтов, ставшего лишь малой частью массового вымирания крупных млекопитающих четвертичной эпохи, пришелся на конец последнего оледенения, около 15 тысяч лет назад, и примерно через пять тысяч лет они окончательно исчезли. Основной причиной, погубившей лохматых великанов, сегодня называют изменение климата, вызвавшее резкое сокращение пригодных для жизни мамонтов территорий.

Вымирание мамонтов не было стремительным: оно заняло тысячи лет и происходило неравномерно по всему огромному ареалу. Например, последний испанский мамонт жил почти 19 тысяч лет назад, с просторов Великобритании мамонты исчезли примерно 12 тысяч лет назад, а последняя материковая популяция мамонтов на Земле, жившая на севере Чукотки, перестала существовать около 9 тысяч лет назад. На изолированных же островах крошечные популяции мамонтов изрядно задержались: на острове Святого Павла, расположенного у берегов Аляски, мамонты жили еще 5,6 тысяч лет назад, а последние мамонты на нашей планете бродили по берегам острова Врангеля примерно 4 тысячи лет назад, дожив до расцвета древнейших человеческих цивилизаций и постройки пирамиды Хеопса в Древнем Египте.

Карта местонахождений остатков шерстистого мамонта на острове Врангеля: белыми точками обозначены плейстоценовые находки (2,5 миллиона лет назад — 12 тысяч лет назад), черными — голоценовые (12 тысяч лет назад — наши дни). Рисунок из статьи: A. N. Tikhonov et al., 2003. Comparative analysis of the mammoth populations on Wrangel Island and the Channel Islands

Поскольку после окончания ледникового периода уровень моря повысился, мамонты оказались отрезаны от материка. Изоляция привела к уменьшению размеров мамонтов. Явление островной карликовости довольно хорошо представлено как среди современных животных, так и в палеонтологической летописи, ибо оно является одним из классических ответов популяции на ограниченность ресурсов. Примеров таких более чем достаточно: от позднемелового острова Хацег (Hațeg Island), по которому бродили гигантские птерозавры и крошечные динозавры до малюток-бегемотов с Мадагаскара и современных островных лисиц с островов Чаннел, что размером не превосходят домашних кошек. Не в новинку такая форма адаптации и среди хоботных: известно немало видов карликовых слонов, при этом мамонт с Врангеля намного крупнее, скажем, критского мамонта (Mammuthus creticus), который весил всего около 300 килограммов!

Размер мамонта с острова Врангеля в сравнении с современным человеком — пример островной карликовости, вызванной ограниченностью пищевых ресурсов. Рисунок Романа Учителя с сайта prehistoric-fauna.com

Но карликовость оказалась не самым тяжелым последствием изоляции. Хотя сильные ветра и препятствовали смене открытых тундровых ландшафтов на лесные (что было одной из причин вымирания мамонтов на материке), а первые люди проникли на остров всего около 3 тысяч лет назад, небольшая площадь острова — всего около 7,5 тысяч квадратных километров — не могла поддерживать достаточное количество крупных животных, и это привело к жесткому инбридингу. В результате длительного близкородственного скрещивания крошечная популяция мамонтов на острове Врангеля, насчитывающая всего около 300 особей, понесла большие потери в генетическом разнообразии. Стали накапливаться вредные мутации. Согласно результатам генетического секвенирования, у местных мамонтов в геноме наблюдалось намного больше делеций ДНК по сравнению с материковыми собратьями, а целый ряд генов — таких как гены обонятельных рецепторов и белков мочи — оказались попросту нефункциональны. Например, в одном из генов — гене FOXQ1 — у островных мамонтов обнаружились и делеция, и мутация сдвига рамки считывания. У лабораторных мышей похожие нарушения гена FOXQ1 приводят к формированию тонких полупрозрачных шерстинок и нарушениям секреции муцинов в желудочно-кишечном тракте (это один из примеров плейотропного эффекта, когда один ген влияет сразу на несколько фенотипических признаков). Если у мамонтов нарушение гена FOXQ1 имело схожий эффект, то животные-мутанты не только маялись несварением желудка, но и обладали куда менее пышной и грубой шерстью, которая хуже противостояла арктическим ветрам и быстрее намокала под снегом, что вполне могло привести к смерти от переохлаждения.

Дальнейшее исследование мутировавших генов мамонтов с острова Врангеля показало еще более разрушительные эффекты длительной изоляции: «воскресив» ДНК мамонта в геномах лабораторных животных, ученые обнаружили серьезные нарушения в генах, связанных с дефектами развития (HYLS1), олигозооспермией.

Зуб мамонта с острова Врангеля — источник генетического материала, раскрывшего печальную историю последних мамонтов на Земле. Фото © Juha Karhu с сайта gizmodo.com.au

Вполне возможно, что мамонты острова Врангеля были обречены с того самого момента, как оказались в изоляции. Дело в том, что минимальным размером популяции, препятствующим потере генетического разнообразия, считается 500 особей, тогда как для предотвращения накопления вредных мутаций требуется как минимум 1000 животных. Для азиатских слонов — ближайших современных родственников шерстистого мамонта, — жизнеспособной считается популяция численностью от 216 до 4700 особей. Таким образом, численность популяции мамонтов острова Врангеля была близка к нижнему порогу жизнеспособности: из-за снижения генетического разнообразия даже вредные мутации фиксировались в геноме, и рано или поздно это должно было привести к мутационному вырождению (см. Mutational meltdown).

К сожалению, сегодня уже нельзя точно сказать, был ли мутационный кризис решающим фактором в окончательном вымирании мамонтов. Некоторые исследователи полагают, что причиной краха врангельской популяции могли послужить некие катастрофические события или охота древних людей, чье прибытие на остров по времени примерно совпадает с исчезновением мамонтов. К тому же, как мы уже видели на верхнем рисунке, последние мамонты острова Врангеля страдали не только от генетических мутаций: будучи лишь карликовой версией материковых великанов, эти животные вполне могли стать добычей для белых медведей, которые и сегодня являются крупнейшими хищниками на острове.