प्राचीन डीएनए से पता चलता है कि ऊनी मैमथ पहले की तुलना में हाल ही में पृथ्वी पर घूमते थे

2010 में, सेंट्रल युकोन के क्लोंडाइक क्षेत्र में सोने की खदानों से अल्बर्टा विश्वविद्यालय में एक टीम द्वारा पर्माफ्रॉस्ट तलछट के छोटे कोर एकत्र किए गए थे। वे तब तक ठंडे बस्ते में रहे जब तक कि मैकमास्टर प्राचीन डीएनए केंद्र के पेलियोजेनेटिक्स ने मेगाफौना के वैश्विक विलुप्त होने को बेहतर ढंग से समझने के लिए नई जीनोमिक्स तकनीकों को लागू नहीं किया, जिसकी परिणति लगभग 12,700 साल पहले उत्तरी अमेरिका में हुई थी।

इन छोटे तलछट के नमूनों में असंख्य पौधों और जानवरों से प्राचीन पर्यावरण डीएनए का एक विशाल धन है जो उन वातावरणों में सहस्राब्दियों से रहते थे। ये आनुवंशिक माइक्रोफॉसिल एक पारिस्थितिकी तंत्र के सभी घटकों से उत्पन्न होते हैं – जिसमें बैक्टीरिया, कवक, पौधे और जानवर शामिल हैं – और लंबे समय से खोए हुए पारिस्थितिक तंत्र के समय कैप्सूल के रूप में काम करते हैं, जैसे कि मैमथ स्टेपी, जो लगभग 13,000 साल पहले गायब हो गया था।

वास्तव में इन पारिस्थितिक तंत्रों का इतना महत्वपूर्ण पुनर्गठन कैसे हुआ, और ऐसा क्यों लगता है कि बड़े जानवर इस बदलाव से सबसे अधिक प्रभावित हुए हैं, यह 18 वीं शताब्दी से वैज्ञानिक बहस का एक सक्रिय क्षेत्र रहा है।

अब हम पर्यावरण डीएनए का उपयोग इस बहस को प्रेरित करने वाले अंतराल को भरने में मदद के लिए कर सकते हैं।

प्राचीन डीएनए, अत्याधुनिक प्रौद्योगिकियां

जीवाणु, कवक और अज्ञात डीएनए पर्यावरण के नमूने का 99.99 प्रतिशत से अधिक बनाते हैं। हमारे मामले में, हम प्राचीन पौधे और पशु डीएनए के बहुत छोटे अंश को चुनिंदा रूप से पुनर्प्राप्त करने का एक तरीका चाहते थे जो हमें मैमथ-स्टेपी पारिस्थितिकी तंत्र के पतन को बेहतर ढंग से समझने में मदद करेगा।

अपने डॉक्टरेट अनुसंधान के लिए, मैं उस टीम का हिस्सा था जिसने तलछट से प्राचीन डीएनए के छोटे टुकड़ों को निकालने, अलग करने, अनुक्रमित करने और पहचानने के लिए एक नई तकनीक विकसित की।

हमने पिछले 30,000 वर्षों में मध्य युकोन में रहने वाले पौधों और जानवरों की शिफ्टिंग कास्ट को ट्रैक करने के लिए इन डीएनए अंशों का विश्लेषण किया। हमें उम्मीद से करीब 3,000 साल बाद, क्लोंडाइक क्षेत्र में ऊनी मैमथ और घोड़ों के देर से जीवित रहने के प्रमाण मिले।

फिर हमने क्लोंडाइक क्षेत्र में चार साइटों से 4,000 से 30,000 साल पहले की तारीख में 21 पहले एकत्र किए गए पर्माफ्रॉस्ट कोर को शामिल करने के लिए अपने विश्लेषण का विस्तार किया।

वर्तमान तकनीकों के साथ, हम न केवल यह पहचान सकते हैं कि आनुवंशिक माइक्रोफॉसिल का एक समूह किन जीवों से आया है। लेकिन हम उन टुकड़ों को जीनोम में फिर से इकट्ठा करने में सक्षम थे ताकि उनके विकासवादी इतिहास का अध्ययन किया जा सके – पूरी तरह से तलछट से।

आनुवंशिक और जीवाश्म साक्ष्य का संश्लेषण
युकोन और अलास्का में दिनांकित हड्डियों, प्राचीन पर्यावरण डीएनए और पुरातात्विक स्थलों का संश्लेषण।
(टायलर जे. मर्ची)

जबरदस्त पर्यावरण परिवर्तन

प्लेइस्टोसिन-होलोसीन संक्रमण, जो लगभग 11,700 साल पहले हुआ था, दुनिया भर में जबरदस्त बदलाव का दौर था। पूर्वी बेरिंगिया (पूर्व यूरेशियन भूमि पुल और युकोन और अलास्का के असिंचित क्षेत्रों) में, इस अवधि में मैमथ-स्टेप बायोम के पतन और बोरियल वन के साथ इसके क्रमिक प्रतिस्थापन को देखा गया, जैसा कि हम आज जानते हैं।

इसने कई अन्य लोगों के बीच अमेरिकी स्किमिटर बिल्ली और बेरिंगियन शेर जैसे शिकारियों के साथ-साथ ऊनी मैमथ, युकोन हॉर्स और स्टेप बाइसन जैसे प्रतिष्ठित हिमयुग मेगाहर्बिवोर्स के नुकसान के बारे में बताया।

हमने प्राचीन जीवों के विविध स्पेक्ट्रम से प्राचीन पर्यावरणीय डीएनए पाया, जिसमें ऊनी मैमथ, घोड़े, स्टेपी बाइसन, कारिबू, कृंतक, पक्षी और कई अन्य जानवर शामिल हैं।

हम यह भी देखने में सक्षम थे कि लगभग 13,500 साल पहले लकड़ी की झाड़ियों के उदय के साथ पारिस्थितिक तंत्र कैसे स्थानांतरित हुआ, और यह कैसे ऊनी मैमथ, घोड़ों और स्टेपी बाइसन से डीएनए की गिरावट के साथ सहसंबद्ध था। इस उल्लेखनीय समृद्ध डेटासेट के साथ, हमने चार मुख्य निष्कर्ष देखे।

  1. साइटों के बीच संकेत में एक आश्चर्यजनक स्थिरता थी, यह सुझाव देते हुए कि हमारा डेटा क्षेत्र में पारिस्थितिक प्रवृत्तियों का प्रतिनिधि था।

  2. बॉलिंग से पहले ऊनी मैमथ डीएनए में गिरावट आती है – एलेरोड वार्मिंग, अंतिम हिमयुग के अंत में एक गर्म अवधि, यह सुझाव देती है कि मेगाफॉनल नुकसान कंपित हो सकता है।

  3. फोर्ब्स (शाकाहारी फूल वाले पौधे) घास के साथ-साथ मैमथ-स्टेपी पारिस्थितिकी तंत्र का एक महत्वपूर्ण घटक बनाते हैं।

  4. होलोसीन में ऊनी मैमथ और युकोन घोड़े की दृढ़ता का लगातार संकेत है, जीवाश्म रिकॉर्ड से उनके गायब होने के 7,000 साल बाद।

तलछट और हड्डी से खंगाले गए समान जीनोम की तुलना करना
एक विकासवादी पेड़ जो हड्डियों और तलछट से पुनर्निर्मित जीनोम के साथ घोड़ों और उनके रिश्तेदारों के स्थान और संबंध को दर्शाता है।
(टायलर जे. मर्ची), लेखक ने प्रदान किया

जब अन्य अभिलेखों के साथ जोड़ा जाता है, तो हमारे अनुवांशिक पुनर्निर्माण से पता चलता है कि पिछले हिमनद काल से संक्रमण अकेले दिनांकित हड्डियों की तुलना में अधिक खींचा गया हो सकता है।

उदाहरण के लिए, मैमथ अन्य मेगाफौना की तुलना में हजारों साल पहले स्थानीय आबादी में बहुतायत में गिरावट आई है, जो संभावित रूप से क्षेत्र में मनुष्यों के पहले विवादास्पद साक्ष्य से संबंधित है। इसके अलावा, पर्यावरणीय बदलाव के बावजूद, चरागाह चरने वाले जानवर हजारों वर्षों तक रिफ्यूजिया (एक अलग आबादी के अस्तित्व का समर्थन करने वाले आवास) में बने रहे।

इंसानों के साथ ऊनी मैमथ

हमारा डेटा बताता है कि घोड़े और ऊनी मैमथ लगभग 9,000 साल पहले तक क्लोंडाइक में बने रहे होंगे और शायद हाल ही में 5,700 साल पहले तक, स्थानीय जीवाश्म रिकॉर्ड से 7,000 वर्षों तक उनके कथित रूप से गायब हो गए थे। हालांकि, प्राचीन पर्यावरणीय डीएनए के लिए क्षरण और पुन: जमाव से बचना संभव है, जो विभिन्न समय अवधि के आनुवंशिक संकेतों को मिला सकता है, जिससे हमारी व्याख्याओं में सावधानी बरतने की आवश्यकता होती है।

कुछ समय पहले तक, मध्य-होलोसीन में विशाल जीवित रहने का कोई सबूत नहीं था। लेकिन अध्ययनों से अब पता चला है कि आर्कटिक द्वीपों पर 5,500 और 4,000 साल पहले तक मैमथ जीवित रहे।

कोपेनहेगन में सेंटर फॉर जियोजेनेटिक्स के शोधकर्ताओं ने हाल ही में 7,900 साल पहले तक अलास्का में घोड़ों और स्तनधारियों के देर से जीवित रहने के प्रमाण पाए। उन्हें हाल ही में साइबेरिया में 3,900 साल पहले, ऊनी गैंडों के साथ-साथ कम से कम 9,800 साल पहले जीवित रहने के प्रमाण भी मिले।

स्टेपी बाइसन, जिसके बारे में माना जाता था कि प्लीस्टोसिन के दौरान गायब हो गया था और अमेरिकी बाइसन द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, वैसे ही हाल ही में शायद 400 साल पहले भी जीवित पाया गया है। हम एक ही तलछट के नमूनों में ऊनी मैमथ और स्टेपी बाइसन दोनों की अलग-अलग आनुवंशिक वंशावली की उपस्थिति का निरीक्षण करने में सक्षम थे, जिससे पता चलता है कि एक ही क्षेत्र में रहने वाले इन जानवरों की अलग-अलग आबादी थी।

इस बात का प्रमाण बढ़ता जा रहा है कि कई हिमयुग मेगाफौना संभवतः रिकॉर्ड किए गए मानव इतिहास में अच्छी तरह से जीवित रहे, कांस्य युग के दौरान उत्तर में घूमते रहे और जबकि बिल्डरों ने मिस्र के पिरामिडों पर काम किया।

एक ऊनी गैंडे का चित्रण
डेनमार्क में शोधकर्ताओं ने कम से कम 9,800 साल पहले साइबेरिया में ऊनी गैंडों के जीवित रहने के प्रमाण पाए।
(शटरस्टॉक)

हमारे पारिस्थितिक अतीत के आनुवंशिक अभिलेखागार

प्राचीन आनुवंशिक माइक्रोफॉसिल का अध्ययन करने के लिए पर्यावरणीय डीएनए विधियों के बढ़ते परिष्कार से पता चलता है कि तलछट में कितनी जानकारी दबी है।

पर्माफ्रॉस्ट प्राचीन डीएनए को संरक्षित करने के लिए आदर्श है, लेकिन जैसे-जैसे यह बारहमासी जमी हुई जमीन पिघलती है और एक गर्म आर्कटिक के साथ ख़राब होती है, वैसे ही आनुवंशिक सामग्री भी संरक्षित होगी, और विकासवादी रहस्य जो उन्होंने एक बार धारण किए थे।

पैलियोजेनेटिक्स में प्रगति उस सीमा को आगे बढ़ाना जारी रखती है जिसे कभी विज्ञान कथाओं में शामिल किया गया था। कौन जानता है कि प्राचीन डीएनए के माइक्रोफॉसिल में छिपी हुई साधारण तलछट में कौन सी अनदेखी विकासवादी जानकारी जमी रहती है?

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