Ponad 1200 lat temu nielotne słonie wędrowały po wyspie Madagaskar i składały jaja większe od piłek. Podczas gdy te przypominające strusie olbrzymy już wymarły, nowe badania przeprowadzone przez University of Colorado Boulder i Curtin University w Australii ujawniają, że pozostałości skorupek jaj zawierają cenne wskazówki dotyczące ich czasu na Ziemi.

Opublikowano dzisiaj w Komunikacja natury, badanie opisuje odkrycie nieznanej wcześniej, odrębnej linii słoniowatych, które wędrowały po wilgotnych, zalesionych krajobrazach północno-wschodniej części Madagaskaru – odkrycie dokonane bez dostępu do jakichkolwiek szczątków szkieletowych.

Po raz pierwszy zidentyfikowano nową linię słonia ptaka na podstawie samych starożytnych skorupek jaj, co jest pionierskim osiągnięciem, które pozwoli naukowcom dowiedzieć się więcej o różnorodności ptaków, które kiedyś wędrowały po świecie i dlaczego tak wiele z nich wymarło w przeszłości 10 000 lat.

„Po raz pierwszy dokonano identyfikacji taksonomicznej na podstawie skorupy jaja słonia i otwiera to pole, o którym nikt wcześniej by nie pomyślał” – powiedział współautor artykułu, Gifford Miller, wybitny profesor nauk geologicznych i wykładowca na Instytut Badań Arktycznych i Alpejskich (INSTAAR) w CU Boulder. „Oto może być inny sposób spojrzenia w przeszłość i zadania pytania:„ Czy różnorodność ptaków była większa, niż jesteśmy tego świadomi?

Podobnie jak mały kontynent, Madagaskar jest oddzielony od Afryki i sąsiednich kontynentów głębokimi wodami oceanicznymi od co najmniej 60 milionów lat. Ta geologia pozwoliła ewolucji szaleć, produkując lemury, słonie i wszelkiego rodzaju zwierzęta, które nie występują nigdzie indziej na planecie. Dla ludów Polinezji, które przybyły tu około 2000 lat temu, największy ze słoniokształtnych, Aepyornisbył pierzastym przerażeniem: mając ponad 9 stóp wzrostu, ważąc ponad 1500 funtów każdy i wyposażony w spiczasty dziób i śmiercionośne szpony, był największym zwierzęciem lądowym Madagaskaru.

Ze względu na ograniczoną liczbę szczątków szkieletowych – oraz fakt, że DNA kości szybko degraduje się w ciepłych, wilgotnych obszarach – do niedawna nie było wiadomo, gdzie ptaki pasują do drzewa ewolucyjnego. Większość naukowców wiedziała, że ​​należą do rodziny nielotnych ptaków bezgrzebieniowych, genetycznej siostry nowozelandzkiego kiwi, najmniejszego żyjącego ptaka bezgrzebieniowego na świecie.

Jednak starożytne DNA ze skorupek jaj potwierdziło nie tylko miejsce, w którym słonie siedzą na tym drzewie, ale także ujawniło więcej na temat różnorodności w obrębie linii.

„Chociaż odkryliśmy, że w czasie ich wyginięcia na południowym Madagaskarze żyło mniej gatunków, odkryliśmy również nową różnorodność z dalekiej północy Madagaskaru” – powiedziała główna autorka Alicia Grealy, która przeprowadziła te badania w ramach swojej pracy doktorskiej na Curtin University w Australii . „Te odkrycia są ważnym krokiem naprzód w zrozumieniu złożonej historii tych enigmatycznych ptaków. Jest zaskakująco wiele do odkrycia ze skorupki jajka”.

Fajny pomysł

Miller analizował szczątki skorupek jaj w Australii i na całym świecie przez ponad 20 lat – jako jeden z nielicznych naukowców badał te fragmenty. Tak więc, w 2005 roku, kiedy Miller otrzymał 25 000 dolarów w ramach nagrody Easterbrook Distinguished Scientist Award Towarzystwa Geologicznego Ameryki, Miller zebrał mały zespół, aby zbadać nieuchwytnego ewolucyjnie ptaka-słonia.

Zespół początkowo wyruszył w 2006 roku, aby zbierać skorupki jaj słonia z suchej, południowej części wyspy. Kiedy niezrzeszony naukowiec wykorzystał fragmenty kości do rozwiązania tej ewolucyjnej tajemnicy, zespół Millera i Grealy’ego skierował swoją uwagę na mokrą, zalesioną północną część wyspy, mając nadzieję na lepsze zrozumienie ptaka w innym biomie.

Korzystając ze zdjęć satelitarnych o wysokiej rozdzielczości, zespół zbadał miejsca, w których wiatry zdmuchnęły piaski i odsłoniły starożytne skorupki jaj. Obecnie na wyspie nie żyją żadne ptaki podobnej wielkości, więc popękane kawałki są łatwo rozpoznawalne gołym okiem. Po tym, jak zespół przemierzył wyspę i zebrał ponad 960 starożytnych fragmentów skorupek jaj z 291 lokalizacji, rozpoczęła się pełna wyzwań praca: analiza starożytnego DNA.

Ze względu na swój skład chemiczny szkielety mogą „przeciekać” swoim DNA, co czyni je mniej idealnymi do tego rodzaju pracy. Dla porównania, chemia fizyczna tych grubych skorupek jaj blokuje materię organiczną do 10 000 lat i chroni swoje DNA, tak jak chroniło pisklęta, które kiedyś w nich rosły. Oznacza to, że wyodrębnienie do analizy może być dość trudne.

Innym problemem jest znalezienie wystarczająco długich nici DNA do analizy, ponieważ starożytne DNA jest często degradowane. W rezultacie naukowcy ułożyli krótsze fragmenty w coś w rodzaju „układanki genetycznej” – nie mając pojęcia, że ​​doprowadzi ich to do odkrycia nowego rodzaju słoniokształtnych.

„Nauka często rozwija się niejasnymi ścieżkami. Nie zawsze znajdziesz to, czego szukałeś” – powiedział Miller, dyrektor Centrum Analizy Geochemicznej Globalnego Środowiska (GAGE) w CU Boulder. „O wiele bardziej interesujące jest znalezienie tego, o czym nie wiedziałeś, że szukasz.”

Człowiek czy jajo?

Miller bada „czwartorzęd”, najnowszy okres geologiczny w historii Ziemi, kiedy po raz pierwszy pojawił się człowiek na krajobrazie. Powiedział, że kiedy pojawili się ludzie, często wyginęły duże zwierzęta, ale naukowcy wciąż nie wiedzą, dlaczego słoń był jednym z nich.

„Co robią pierwsi ludzie, co powoduje wyginięcie, zwłaszcza dużych zwierząt? To debata, która toczy się przez całe moje życie” – powiedział Miller, którego kariera trwa już pięć dekad.

Jeśli geolodzy, archeolodzy i biolodzy będą w stanie zebrać i datować więcej fragmentów skorupek jaj z całego świata, pionierska praca Millera i Grealy’ego w dziedzinie nauk o DNA skorupek jaj może doprowadzić do lepszego zrozumienia, dlaczego duże zwierzęta, takie jak słoń, wyginęły po przybyciu ludzi.

„Dzięki mnóstwu drobnych wkładów całej grupy ludzi można właściwie rozwiązać kilka interesujących pytań” — powiedział Miller. „To może otworzyć nowy sposób patrzenia na rzeczy”.

Inni autorzy tego artykułu to: Matthew J. Phillips, Queensland University of Technology; Simon J. Clarke, Integrity Ag & Environment; Marilyn Fogel z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside; Diana Patalwala, Paul Rigby i Alysia Hubbard, The University of Western Australia; Beatrice Demarchi, Uniwersytet Turyński; Matthew Collins, Meaghan Mackie, Jorune Sakalauskaite i Josefin Stiller, Uniwersytet w Kopenhadze; Julia A. Clarke i Lucas J. Legendre, The University of Texas w Austin; Kristina Douglass, Uniwersytet Columbia; James Hansford, Zoological Society of London, Northern Illinois University, University College London; Jamesa Haile’a z Uniwersytetu Oksfordzkiego; i Michaela Bunce’a z Curtin University.

Finansowanie tej pracy zostało wsparte nagrodą Easterbrook Distinguished Scientist Award przyznaną przez Quaternary Geology and Geomorphology Division of the Geological Society of America (GSA), National Science Foundation, Australian Research Council (ARC), przyszłe stypendium ARC oraz National Towarzystwo Geograficzne.