Популяционная история мамонтовой фауны Юга Сибири

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-74-10060

НазваниеПопуляционная история мамонтовой фауны Юга Сибири

Руководитель Молодцева Анна Сергеевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №85 - Конкурс 2023 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-210 - Молекулярная генетика

Ключевые слова древняя ДНК, популяционная история, мамонтовая фауна, популяционная демография, ареал, митохондриальная ДНК, филогенетические реконструкции

Код ГРНТИ34.15.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Южная Сибирь в узком смысле слова это горная страна, протянувшаяся с запада на восток от Западно-Сибирской до Зейско-Буреинской равнины более чем на 3 тыс. км. Она представляет собой чередование хребтов и межгорных котловин (Блаженов, Худякова, 2000). В более широком же смысле к Южной Сибири относят ещё и степные и лесостепные районы Западной и Восточной Сибири. В предлагаемом проекте мы придерживаемся именно такой трактовки Южной Сибири. В многочисленных исследованиях показано, что горы Южной Сибири являются ближайшим современным аналогом окружающей среды позднего плейстоцена (Frenzel et al., 1992; Ricankova et al., 2014). Благодаря широкому разнообразию ландшафтов за счёт сочетания горных участков, предгорий и межгорных котловин, в позднем плейстоцене Южная Сибирь представляла собой регион с наиболее богатым биоразнообразием млекопитающих за счёт сочетания элементов Европейско-Сибирской и Центрально-Азиатской зоогеографических подобластей Палеарктики (Деревянко и др., 2003; Маликов, 2015; Агаджанян, Шуньков, 2018). Именно поэтому, мы считаем Южную Сибирь важным и удобным объектом для заявленных целей исследования. Мамонтовая фауна, представленная адаптированным к холоду сообществом крупных млекопитающих, была самой успешной и крупной непрерывной экосистемой на Земле в плейстоцене (Kahlke, 2014). Такое разнообразие и объединение элементов мегафауны и флоры не встречается в современных экосистемах высоких широт (Guthrie, 1982, 2001). Традиционно мамонтовая степь сравнивается с современной африканской саванной как в экологической структуре, так и в плане биопродуктивности (Vereshchagin, Baryshnikov, 1992; Zimov et al., 2012). Понимание того, как эта экосистема сохранилась в условиях климатических изменений, имеет важное значение для реконструкции экологии плейстоцена и для оценки факторов риска для современных экосистем, столкнувшихся со значительными изменениями в результате климата и антропогенной деятельности (Barnosky et al., 2017; Dietl et al., 2015). Таким образом, изучение мамонтовой фауны позволит проследить корреляцию численности основных семейств млекопитающих и выявить стратегии, помогающие сохраниться части видам до настоящего времени. Определение видового состава и типичных представителей разных этапов позднего плейстоцена со своими климатическими особенностями поможет спрогнозировать потенциал Южной Сибири для разведения некоторых видов для домашнего хозяйства или восполнения утраченного разнообразия за счет привнесенных видов, в данный момент не встречающихся на территории Сибири, но возможно обитавших в прошлом.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Модина С.А., Куслий М.А., Молодцева А.С., Маликов Д.Г. Филогеография шерстистого мамонта (Mammuthus primigenius) Восточной Сибири в позднем плейстоцене. Материалы международной конференции Хромосома 2023 Материалы международной конференции Хромосома 2023, Институт молекулярной и клеточной биологии СО РАН, Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Хромосома – 2023 : материалы Междунар. конф. 5–10 сентября 2023 г. / Ин-т молекулярной и клеточной биологии СО РАН ; Новосиб. гос. ун-т. — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2023. — 226 с (год публикации - 2023)

2. Маликов Д.Г., Модина С.А., Куслий М.А., Молодцева А.С. Динамика позднеплейстоценого ареала шерстистого мамонта Mammuthus primigenius на юге Сибири Закономерности эволюции и биостратиграфия. Материалы LXX сессии Палеонтологического общества при РАН., СПб.: Картфабрика Института Карпинского, 2024. С. 238-240. (год публикации - 2024)

3. Куслий, М. А., Маликов, Д. Г., Аськеев, И. В., Клементьев, А. М., Воробьева, Н. В., Графодатский, А. С., Молодцева, А. С. Определение вида древних и средневековых представителей рода Equus основе генетических данных Археология Евразийских степей, № 1, С. 98-115 (год публикации - 2024)
10.24852/2587-6112.2024.1.98.115

4. Модина С.А., Куслий М.А., Маликов Д.Г., Молодцева А.С. Филогеография шерстистого мамонта (Mammuthus primigenius) в Минусинской котловине на Юге Сибири в позднем плейстоцене Вавиловский журнал генетики и селекции (год публикации - 2024)

5. Маликов Д.Г., Бурова В.В., Клементьев А.М., Маликова Е.Л. The distribution of the cave lion Panthera spelaea and the cave hyena Crocuta spelaea in the Late Pleistocene of Baikal-Yenisei Siberia Russian Journal of Theriology., Vol.23. No.1. P.83–94 (год публикации - 2024)
10.15298/rusjtheriol.23.1.09

6. Маликов Д.Г., Модина С.А., Яковлев А.В., Куслий М.В., Молодцева А.С. Отражение Алтае-Саянского экотона в мтДНК различных представителей мамонтовой фауны Фундаментальные основы палеонтологии: теория и практика. Материалы LXXI сессии Палеонтологического общества при РАН., СПб. : Институт Карпинского, 2025. С. 233-234. (год публикации - 2025)

7. Модина С., Куслий М., Маликов Д., Павлова Н., Павлов И., Протопопов А., Молодцева А. Филогеография шерстистого мамонта (Mammuthus primigenius) на географически изолированных территориях Восточной Сибири в позднем плейстоцен БИОИНФОРМАТИКА РЕГУЛЯЦИИ И СТРУКТУРЫ ГЕНОМОВ / СИСТЕМНАЯ БИОЛОГИЯ 14-я Международная мультиконференция 5–10 августа 2024, Новосибирск, Россия (год публикации - 2024)
10.18699/bgrs2024-5.1-08

8. Модина С., Куслий М., Маликов Д., Павлова Н., Павлов И., Протопопов А., Молодцева А. PHYLOGEOGRAPHY OF LATE PLEISTOCENE WOOLLY MAMMOTHS (MAMMUTHUS PRIMIGENIUS) FROM GEOGRAPHICALLY ISOLATED AREAS OF SOUTHERN AND EASTERN SIBERIA Abstracts of the 7th CONGRESS OF THE SERBIAN GENETIC SOCIETY, Serbian Genetic Society, Belgrade, Serbia www.dgsgenetika.org.rs, с.58 (год публикации - 2024)

9. Маликов Д.Г. Fauna and Landscapes of the Southern Minusinsk Basin (Southern Siberia) at the End of the Late Pleistocene Doklady Biological Sciences, Vol. 517, pp. 82–87. (год публикации - 2024)
10.1134/S0012496624701059

10. Маликов Д.Г., Куслий М.А., Молодцева А.С. История лошади Оводова Equus ovodovi – восход и закат «сибирской зебры» Современная палеонтология: классические и новейшие методы. XX всероссийская научная школа молодых ученых-палеонтологов 7–9 октября 2024 г. Тезисы докладов. , М.: Палеонтологический ин-т им. А.А. Борисяка РАН, 2024. С. 32-33. (год публикации - 2024)

11. Маликов Д.Г. Горы Южной Сибири как экотон мамонтовой фауны Байкальская молодежная научная конференция по геологии и геофизике: материалы VII Всероссийской молодежной научной конференции, Улан-Удэ: Издательство Бурятского госуниверситета им. Д. Банзарова, 2024. С. 69-71. (год публикации - 2024)

12. Куслий М.А., Маликов Д.Г., Клементьев А.М., Графодатский А.С., Воробьева Н.В., Молодцева А.С. Preliminary results of determining the mitochondrial genetic diversity of Ovodov horses in Southern Siberia Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология: Четырнадцатая международная мультиконференция : Тез. докл. (Россия, Новосибирск, 5–10 авг. 2024 г.), Ин-т цитологии и генетики СО РАН; Новосиб. нац. исслед. гос. ун-т. – Новосибирск: ИЦиГ СО РАН, C. 918 (год публикации - 2024)
10.18699/bgrs2024-5.1-19

13. Куслий М.А., Воробьева Н.В., Федорова Ю.Е., Шпанский А.В., Маликов Д.Г., Косинцев П.А., Гимранов Д.О., Графодатский А.С., Молодцева А.С. HIGH MITOGENOME DIVERSITY OF CAVE LIONS (PANTHERA SPELAEA GOLDFUSS, 1810) IN SIBERIA Abstracts of the 7th CONGRESS OF THE SERBIAN GENETIC SOCIETY, Serbian Genetic Society, Belgrade, Serbia www.dgsgenetika.org.rs, C. 55 (год публикации - 2024)

14. Яковлев А.В., Молодцева А.С., Маликов Д.Г., Шнайдер С.В., Куслий М.А. Phylogenetic analysis of the Late Pleistocene-Holocene representatives of several species (Bovidae family) from Central Asia Abstracts of the 7th CONGRESS OF THE SERBIAN GENETIC SOCIETY, Serbian Genetic Society, Belgrade, Serbia www.dgsgenetika.org.rs, C. 60 (год публикации - 2024)

15. Самарина С.А., Куслий М.А., Маликов Д.Г., Клементьев А.М., Лурье П.Б., Сердюкова Н.А., Беклемишева В.Р., Молодцева А.С. PHYLOGENETIC RECONSTRUCTIONS FOR ANCIENT AND RECENT REPRESENTATIVES OF CANIDS (CANIDAE) OF SIBERIA AND TAJIKISTAN TERRITORY BASED ON MTDNA SEQUENCES Abstracts of the 7th CONGRESS OF THE SERBIAN GENETIC SOCIETY, Serbian Genetic Society, Belgrade, Serbia www.dgsgenetika.org.rs (год публикации - 2024)

16. Самарина С.А., Молодцева А.С., Куслий М.А., Сердюкова Н.А., Перельман П.Л., Беклемишева В.Р., Маликов Д.Г., Клементьев А.М., Лурье П.Б. Phylogenetic reconstructions performed for ancient and modern individuals belonging to Canidae family from the territory of Siberia and Central Asia Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология: Четырнадцатая международная мультиконференция : Тез. докл. (Россия, Новосибирск, 5–10 авг. 2024 г.), Ин-т цитологии и генетики СО РАН; Новосиб. нац. исслед. гос. ун-т. – Новосибирск: ИЦиГ СО РАН, c. 934 (год публикации - 2024)
doi 10.18699/bgrs2024-5.1-26

17. Самарина С.А. Сравнительный анализ митохондриальной ДНК древних и современных представителей семейства псовые (Canidae) юга Сибири Биология. Медицина. Психология : Материалы 62-й Междунар. науч. студ. конф. 17–23 апреля 2024 г. / Новосиб. гос. ун-т. — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2024. — 308 с., с. 112 (год публикации - 2024)
10.25205/978-5-4437-1610-7

18. Самарина С.А. Филогенетические реконструкции для древних и современных представителей псовых (Canidae) Юга Сибири на основе последовательностей мтДНК Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2024» / Отв. ред. И.А. Алешковский, А.В. Андриянов, Е.А. Антипов, Е.И. Зимакова. [Электронный ресурс] – М.: МОО СИПНН Н.Д. Кондратьева, 2024., c.1 (год публикации - 2024)

19. Самарина С.А., Маликов Д.Г., Лурье П.Б., Захарова Н.Н., Захаров Е.С., Молодцева А.С. ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ДРЕВНИХ И СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ВИДОВ ОБЫКНОВЕННАЯ ЛИСИЦА (VULPES VULPES), СТЕПНАЯ ЛИСИЦА (VULPES CORSAC) И КРАСНЫЙ ВОЛК (CUON ALPINUS) СИБИРИ И ТАДЖИКИСТАНА Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского, Биосистемы: организация, поведение, управление: Тезисы докладов 78-й Всероссийской с международным участием школыконференции молодых ученых (Н. Новгород, 14–18 апреля 2025 г.). Н. Новгород, Университет Лобачевского. 2025. 371 с. (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
На основании данных радиоуглеродного датирования и анализа мтДНК уточнены особенности распространения шерстистого мамонта Mammuthus primigenius на юге Сибири в позднем плейстоцене. Исследование мтДНК шерстистых мамонтов показало их высокое генетическое разнообразие в этом регионе. При этом, мамонты исследуемого региона не формируют отдельную кладу на филогенетическом древе, а рассредоточены в разных кластерах вида. Это предполагает отсутствие единой популяции. Вероятно, вид в регионе представлял собой различные популяции, совершавшие регулярные сезонные заходы из более северных регионов. Эти миграции были связаны с этапами похолоданий позднего плейстоцена, когда на юге Сибири складывались наиболее благоприятные условия для обитания мамонтов. В теплые интервалы вид в регионе либо отсутствовал, либо его численность была минимальной. На основании анализа фаун и изучения древней ДНК подтверждено уникальное зоогеографическое положение Алтае-Саянской горной области на границе Европейско-Сибирской и Центрально-Азиатской зоогеографических подобластей Палеарктики. Для региона характерно максимальное видовое разнообразие крупных млекопитающих в позднем плейстоцене. При этом для многих видов характерно присутствие большинства известных генетических гаплогрупп, что также свидетельствует о переходном характере сообществ. В отчетный период были разработаны оптимальные условия для выделения ДНК из современных образцов, что позволило достичь более высокой концентрации и чистоты по сравнению с готовыми наборами от компаний Биолабмикс и Евроген. Также были подобраны праймеры для получения длинных фрагментов митогеномов современных видов, таких как домашняя лошадь, черный носорог, европейский зубр, обыкновенный дикдик, заяц-беляк и обыкновенная лисица. Это дало возможность провести обогащение геномных библиотек близкородственных древних видов. На основе морфометрического анализа были отобраны два древних образца, предположительно относящихся к лошадям Пржевальского, первые митогеномные данные древних представителей этого вида позволят понять происхождение современных лошадей Пржевальского и их эволюционную историю. Генетический анализ плейстоценовых лошадей из Сибири: семи образцов древних диких лошадей (Equus ferus), двух образцов лошадей Пржевальского (Equus przewalskii), семи новых образцов лошадей Оводова (Equus ovodovi), а также первый генетический анализ плейстоценовой санмэньской лошади (Equus sanmeniensis) позволит определить разнообразие генофонда плейстоценовых лошадей Сибири разных видов, наличие или отсутствие пересечения между ними на территории пересечения их ареалов в Южной Сибири. Предварительные данные показывают генетическую близость одной из исследованных плейстоценовых лошадей Сибири, относящейся к виду дикая лошадь, с домашними лошадьми Южной Европы и Среднего Востока, что может указывать на предковость идентифицированного гаплотипа по отношению к гаплотипам домашних лошадей вышеописанных регионов. Были получены митогеномные последовательности кяхтинского виноторога (Spirocerus kiakhtensis), вымершего вида антилоп, обитавшего в плейстоцене в Центральной и Восточной Азии. Выравнивание полученных последовательностей относительно нуклеотидных баз данных показало их высокую идентичность последовательностям настоящих антилоп. Полученные результаты позволили нам выбрать современный близкородственный вид — обыкновенного дикдика (Madoqua kirkii) для подготовки фрагментов для обогащения геномной библиотеки кятинского винторога. Также было исследовано 10 образцов древних представителей семейства полорогие (Bovidae), с определением их возраста на основе стратиграфического положения и палеоэкологических данных. Образцы Bison priscus из Матура и р. Белый Июс датируются интервалом около 50–30 тыс. лет назад, с планами на радиоуглеродную датировку для уточнения хронологии миграционных путей. Образец из Усть-Ербы относится к позднему плейстоцену (30–25 тыс. лет назад), а берцовая кость с горы Кондаловской — к интервалу 38–30 тыс. лет назад. Плечевая кость из Краснотуранска датируется 100–60 тыс. лет назад. Полученные митогеномные данные помогут определить филогеографические паттерны степных бизонов и туров на территории Сибири. Было исследовано 15 образцов древних представителей отрядов зайцеобразные (Lagomorpha) и грызуны (Rodentia) с использованием высокопроизводительного секвенирования митогеномных библиотек для точного определения их видовой принадлежности. Генетический анализ выявил филогенетические взаимоотношения между исследованными образцами и современными грызунами, включая возможное существование вымершего вида полевок и новых видов леммингов. Биоинформатический анализ позволил отнести один из образцов древних зайцев к вымершему виду донских зайцев (Lepus tanaiticus) и поддержал гипотезу о гибридизации между L. tanaiticus и L. timidus (заяц-беляк) в позднем плейстоцене, уточняя происхождение донского зайца и его филогенетические связи с современными видами зайцев Сибири и Дальнего Востока. В ходе отчетного периода были получены геномные библиотеки 22 шерстистых мамонтов с территории Якутии, для которых уже было произведено высокопроизводительное секвенирование. Биоинформатический анализ этих данных позволит генетически определить пол исследуемых образцов и установить взаимосвязь с морфологией бивней шерстистых мамонтов с территории Якутии. Для 4 образцов шерстистого носорога с территории Юга Сибири было проведено двухраундное обогащение подготовленных геномных библиотек и их высокопроизводительное секвенирование, по результатам которого будет проведена филогеографическая реконструкция. Также была расширена выборка образцов шерстистых мамонтов и шерстистых носорогов с территории Юга Сибири, молекулярно-генетический анализ которых позволит уточнить и дополнить проведенные ранее филогеографические реконструкции шерстистых мамонтов, а также провести филогеографические реконструкции для шерстистых носорогов на территории Сибири. Была проанализирована популяционная структура лисиц Якутии, на основе филогенетической реконструкции выделена отдельная от остальных евразийских лисиц группа лисиц Якутии с высокой апостериорной вероятностью. В коллекцию были внесены 30 древних образцов от экспертов-палеонтологов и археологов, 5 образцов псовых отправлены на секвенирование

Публикации