Что это я всё про неандертальцев да про неандертальцев. На нашей планете обитали и обитают существа не менее удивительные. Сегодня говорим про львов. Некогда эти крупные кошки были чуть ли не самыми распространенными крупными наземными млекопитающими. В плейстоцене Евразию и Африку уже населял современный лев (Panthera leo leo), по Евразии и Аляске бродили пещерные львы Panthera leo spelaea, над просторами Северной Америки разносился рык американского льва Panthera leo atrox. Львы обитали и на территории современного юга России. О том, с каким уважением к львам относились люди, можно судить по мифологии и многочисленным изображениям, начиная от наскальной живописи и заканчивая гербами государств. Впрочем, почёт и уважение не помешали человеку яростно истреблять львов, в результате чего от обширного ареала остались жалкие ошмётки. Пещерный и американский львы вымерли еще 14 тыс. лет назад, а последние представители гордого львиного племени в Турции и в Северной Африке исчезли уже на рубеже XIX и XX веков. Потомки канонического берберийского льва, послужившего Карлу Линнею эталоном для описания вида, сохранились только в зоопарках, и те, судя по всему, метисы. Историей стал и капский лев: последний дикий представитель этого подвида убит в Южной Африке в 1858 году.
Итак, «цари зверей» живут теперь в Африке к югу от Сахары; небольшая популяция азиатских львов сохранилась на полуострове Катиавар в Индии. Пока и эти животные не стали ископаемыми, зоологи изучают их разнообразие и родственные связи, и не ради праздного интереса: возможно, это поможет спасти львов от вымирания и даже, если повезет, возродить уже исчезнувшие в природе популяции.
В новом исследовании международная группа генетиков взялась за построение львиного филогенетического дерева. Подобные исследования уже проводились, но впервые учёные строят свои выводы на основании сравнения полных геномов 20 древних и современных львов. Для исследования использовались:
— геномы 2 пещерных львов, из Сибири и Юкона (Канада), возрастом 30 тыс. лет
— 12 геномов Panthera leo, живших между XV веком и 1959 годом (в том числе Север Африки, Южная Африка, Западная Азия),
— 6 современных диких львов (Восточная и Южная Африка, Индия),
— 2 африканских льва из зоопарков.
Что же получилось?
Пещерные львы оказались группой, внешней (сестринской) по отношению к прочим львам. Современные львы разделились на северных (азиатских, северо- и западноафриканских) и южных (центрально-, восточно- и южноафриканских). В целом разделение довольно ожидаемо, и предыдущие работы давали сходный результат. Однако есть и отличия: в исследованиях по мтДНК центральноафриканские львы объединялись с северными. В новой работе Центральная Африка тяготеет к югу. Аналогично, митохондриальная ДНК вымерших берберийских львов была ближе к азиатской, а согласно полногеномным данным, берберийцы родственны западноафриканским львам. Пишут, что для кошек такие несоответствия, отражающие их сложную родословную — обычное дело.
А когда жил последний общий львиный предок? В предыдущих работах время разделения линий современных и пещерных львов колебалось от 500 тыс. лет до 1,89 млн лет.
В новом исследовании специалисты использовали три разных метода, давших согласованный результат: разделение современных и пещерных львов произошло около 500 тыс. лет назад. Здорово, что эта цифра примерно совпадает с временем появления в Европе Panthera leo fossilis — огромного мосбахского льва, предка пещерного.
Исследователей интересовало также, происходил ли обмен генами между пещерными львами и предками современных львов, наверняка соприкасавшихся на юго-западе Евразии. Учитывая то, что мы знаем об истории различных родов млекопитающих, следовало бы ожидать широкой метисации. В этом случае какие-то из групп современных львов оказались бы ближе к пещерным сородичам, но нет! Исследователи пришли к выводу, что смешения между пещерными и современными львами не происходило — по крайней мере, доказательств метисации не найдено. Это очень странно, так как крупные кошачьи, судя по всему, охотно скрещиваются друг с другом. Генетикам известно о происходившей в прошлом метисации львов с тиграми, ягуарами, снежными барсами. Чем не угодили пещерные львы? Возможно, условия их обитания слишком сильно различались, или что-то во внешности либо в поведении отталкивало одних от других. Например, самцы пещерных львов, вероятно, не обладали характерной гривой — об этом говорят изображения на стенах европейских пещер. Может, для обычной львицы лев без гривы — «не мужик»? (Почему же с тиграми или ягуарами прокатило — хотел бы я спросить).
А какими путями шла эволюция современных львов? Раньше всего — около 70 тыс. лет назад — северные популяции отделились от южных. Кстати, по данным генетиков, у северных львов как раз в это время произошло резкое падение численности. Как это трактовать? Видимо, в конце плейстоцена от «южан» отделились несколько гордых и независимых индивидов, которые и основали всё последующее северное «львечество».
Конечно, не всё так просто. Например, неясную позицию заняли центральноафриканские львы: хотя они и принадлежат к южной группе, но отделились от северных позднее остальных. Судя по всему, это промежуточная группа смешанного происхождения, у которой примерно 23% генома происходит от северян.
Исследователи полагают, что Запад и Центр Африки был своеобразным «плавильным котлом», где разные группы львов регулярно смешивались. Это звучит вполне правдоподобно. Более странно, что примесь азиатских львов нашлась у южной популяции (18,5% — более значительный вклад, чем у львов Северной Африки). С точки зрения географии, это неожиданно. Исследователи рассуждают о миграционном коридоре между Ближним Востоком и Африкой к югу от Сахары, например, через бассейн Нила. Север Африки при этом был изолирован от контакта с другими популяциями благодаря Атласским горам и Сахаре.
И ещё один важный вопрос — что происходит с генетическим разнообразием львов. Это нужно знать, чтобы оценить, не угрожает ли виду вырождение, и особенно актуально для индийской популяции львов. В начале XX века их численность сократилась до 20! Сейчас, благодаря усилиям природоохранных организаций, в Индии всё-таки порядка 650 львов, но как на их здоровье сказываются близкородственные скрещивания, неизбежные в маленькой популяции?
Интересно, что генетическое разнообразие пещерных львов (оцениваемое по гетерозиготности) оказалось примерно таким же, как у их современных родственников. Согласно предыдущим исследователям, популяция пещерных львов прошла через бутылочное горло как раз около 30 тыс. лет назад. Но, может быть, сибирский индивид относился к группе, избежавшей этого снижения численности.
Что касается современных львов, то разнообразие южной группы оказалось заметно выше, чем северной. Это согласуется с представлением о том, что северяне — потомки небольшой группы мигрантов с юга, к тому же постоянно подвергавшиеся давлению со стороны человека.
Наиболее резкое падение разнообразия, как и ожидалось, произошло у современных индийских львов: их гетерозиготность в 16 раз ниже, чем у особей из Южной Африки.
Кроме того, оба индийских льва, чьи генома анализировались, генетически почти идентичны, различия менее чем в 3 позициях на 10 Килобаз (10 000 пар нуклеотидов). А еще в геноме львов из Индии в среднем на 12,7% больше вредных мутаций в гомозиготном виде, чем у других диких индивидов. Всё это вместе выглядит угрожающе, особенно если учесть, что у бедных индийских лёвиков и тестостерон низкий, и сперматозоиды плохо движутся, и сплошь патологии черепа. Близкородственные скрещивания до добра не доведут. Опасность ещё и в том, что такие популяции очень восприимчивы к эпидемиям. Генетическое разнообразие индийских львов можно повышать, скрещивая с наиболее родственными им африканскими львами «северной» группы, но делать это нужно с осторожностью.
Наконец, исследователи касаются темы истребленных берберийских львов. Учёными обсуждается идея восстановления популяции этих животных, поскольку несколько экземпляров могли выжить в неволе, однако, как уже говорилось, они, скорее всего, смешанного происхождения. Специалисты полагали, что североафриканского льва можно возродить, используя наиболее близких ему индийских животных. Однако согласно новому исследованию, берберийцам ближе всего обитатели Западной Африки, и рассматривать как «донорскую популяцию» для возрождения берберийского льва нужно их.
А рассматривает ли кто-нибудь проект по возрождению пещерного льва? Учитывая его близкое родство с современными львами, кажется, это было бы попроще, чем с мамонтом.