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是谁杀死了最后一头长毛象?

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最后一批长毛象(如图)生活在俄罗斯东北部弗兰格尔岛上,直到灭绝于大约4000年前。之前,许多研究人员提出理论:近亲繁殖触发了这个种群的基因崩溃。但最近一项DNA分析表明,情况可能要复杂得多。| BETH ZAIKEN

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继它们的长牙近亲在大陆上灭绝以后,最后一批长毛象(又叫真猛犸象)在一座小岛上继续生存了几千年。

在大约1万年前,这些毛发蓬乱的巨兽成功抵达了弗兰格尔岛(Wrangel Island)——西伯利亚沿海一小块长约149公里的陆地,成为曾遍布北半球大部分地区的种群的最后一支。

然而,这些猛犸也没能活到最后。大约4000年前,随着最后一批真猛犸象的死亡,这个种族永远地灭绝了。

没有人确切知道弗兰格尔岛上的猛犸为什么最终消失。不过,最近的基因分析表明,那段时期猛犸象数量的骤减让它们从遗传学角度难以应对快速变化的世界。

近亲繁殖产生并累积的突变或许并不是杀死他们的元凶,而是一段长达上千年的灭绝过程中的一个促成因素。

在新研究中,哥本哈根大学(University of Copenhagen)遗传学家帕特里西娅·佩切诺娃(Patrícia Pečnerová)与同事记录了这一群真猛犸象消亡前经历的基因变化。

上月发表于《细胞》(Cell)期刊的新数据呈现了故事的最终章——早在猛犸们来到最后的避难所以前,灭绝的一页便已翻开。

“弗兰格尔岛上猛犸的最终灭绝只是极其漫长的一系列事件的最后一环,它们共同导向了这个种族的消亡。”佩切诺娃说。她同时也是一名国家地理学会探险家。

是人类,还是气候变化?

最早的真猛犸象出现于大约80万年前。
鼎盛时期,它们的足迹西抵史前的西班牙地区,东至北美五大湖区域。真猛犸象的全球扩张大概要归因于这种巨型食草动物喜爱的独特环境。

冰河时期,冰川覆盖了地球上更多的区域,而在比较寒冷的地带,被称作“猛犸草原”(mammoth steppes)的平原开阔无际、绿草遍野,扩大了猛犸的分布范围。

真猛犸象在这些栖息地上欣欣向荣,而乳齿象则偏好森林,并且在相对温暖的间冰期表现得更好。

大约1.17万年前,当冰川再度消退,全球开始变暖,真猛犸象的栖息地便又一次开始缩减并向两极撤退。

同时,古人类也在猛犸活动的部分区域进行狩猎。另外,这种动物的需要较长时间完成繁殖。种种压力结合在一起,导致了大部分猛犸种群的毁灭。

佩切诺娃说:“虽然仍有许多对气候变化与人类狩猎各自影响的讨论,不过目前的共识是这两者共同将猛犸推向了灭绝。”真猛犸象的灭绝并不等同于最后的弗兰格尔岛猛犸之死,但却是在变化的世界里一场持续千余年的过程的一部分。

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猛犸的骸骨,譬如俄罗斯沿海附近大利亚霍夫岛(Bolshoy Lyakhovsky Island)上的这颗长牙和部分头骨,可作为古代DNA的来源,供研究人员提取和分析。| EVEGENIA ARBUGAEVA, NAT GEO IMAGE COLLECTION

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最后的坚持

弗兰格尔岛猛犸是坚守到最后的一群。它们展现了一个特例,即一个种族的最后成员的灭绝。
与生活在北美大陆的先驱者们相比,它们在一处避难所负隅顽抗,应对着不同的压力。更加温暖、潮湿的全球气候让猛犸草原向极地萎缩,而这些猛犸首先抵达弗兰格尔岛的事实就是古代气候变化的一个标志。
但气候变化本身并未导致猛犸的灭绝,也没有迹象表明最后的猛犸遭到了人类的追捕。通过考察从骸骨与牙齿中提取的猛犸DNA,遗传学家尝试剖析了最后种群死亡的原因。

研究人员从不同年代遗物里提取了21组真猛犸象的基因,从中探索最后一批猛犸象的命运,这里面既有弗兰格尔岛种群,也包含更早期的北美大陆猛犸。

此前的研究提示,弗兰格尔岛猛犸太过与世隔绝,所以有害的遗传变异在该种群里快速积累。

在这一设想中,这些猛犸由于近亲繁殖而发生了过多的遗传变异,结果无法再生下足够多的健康后代来保证种群的延续。但是,在佩切诺娃与同事检查猛犸基因时,他们发现了一条走向灭亡的更复杂的路径。

佩切诺娃说:“整个种群看起来始于至多8头可育个体,然而很快增长到了几百头。”猛犸基因反映了这一瓶颈与扩张,“一个繁殖缓慢、延续了6000年的大型食草动物种群,最开始的头数不用两只手就能数过来。”她点出。情况比研究人员的预期更极端。

新论文中展示的弗兰格尔岛最后一群猛犸的时间线提供了“一个绝佳的机会,让我们得以考察基因组在如此小型又孤立的种群里是如何变化的。”北卡罗来纳大学夏洛特分校(University of North Carolina at Charlotte)的遗传学家丽贝卡·罗杰斯(Rebekah Rogers)说。她没有参与这项研究。

这批猛犸基因组表明,尽管发生了近亲繁殖,但岛上种群很快稳固下来,甚至逐渐净化掉了有害的遗传变异。

佩切诺娃说:“这一种群在遗传层面的稳定性非常令我惊讶。”在最终灭绝前,这些猛犸又繁衍了差不多200代。当突然坠入灭绝的深渊,它们没有渐渐变少,而是继续坚持。

“我们一直以来对自己讲述的故事,同时也是我写在博士论文里并在会议上阐述的故事,都是错误的。”佩切诺娃说。最后的真猛犸象并未被基因崩溃所累。

这些食草动物确实受到近亲繁殖的影响,但这一因素本身似乎没有将它们推下灭绝的边缘。

不是近亲繁殖,那是什么?

研究中的基因数据没有准确指出是哪一种致命压力终结了弗兰格尔岛猛犸的命运,但数据显示,衰亡非常迅速。

人类直到4世纪以前都还未涉足弗兰格尔岛,而此时最后的猛犸早已绝迹。猛犸灭绝的原因可能是它们无法跟上环境的变化,也可能是爆发了疫病,可是凭借有限的化石记录很难追踪这种转变。

尽管最后的猛犸种群实现了稳固,但新研究的作者仍然无法完全排除近亲繁殖的遗传后果。

变异仍可能让猛犸们更难应对其他压力,而且,哪怕它们能坚持更久,恐怕在如此偏僻之地生存也过于艰难。

“灭绝事件是非常复杂的,不可能只有一个原因。”罗杰斯说。她提到,气候变化、变换食物来源、干旱、风暴、疾病或其他因素可能都难辞其咎。

猛犸们的有害变异没能给它们帮助,她指出,“但任何一种声称猛犸完全是因为基因组才消失的理论都不能反映完整的故事。”

比起存在任何一起事件或某种单一的压力担当杀死真猛犸象的罪魁祸首,它们的灭绝是在上千年的时间跨度里发生的,是气候与环境变化、人类狩猎、以及最终经历基因瓶颈等种种因素共同作用的结果。

在地球气候与环境的转变中,这些长毛披身的食草动物坚守在碎成小片的栖息地上。先前种群的遗传后果在北美大陆上爆发,意味着弗兰格尔岛种群恐怕已成为行走的死囚,再也无法等到猛犸草原归来的那一天。


撰文:Riley Black
编译:绿酒
编辑:Arvin
版式设计:Arvin

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