매머드의 붕괴
Aug 10, 2023Nature Communications 12권, 기사 번호: 7120(2021) 이 기사 인용
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거대 동물 화석 기록의 시공간적 조잡함은 기후 변화, 생태계 재구조화, 제4기 후기 멸종과 관련된 인간 활동의 상대적 영향을 분리하려는 시도를 복잡하게 만듭니다. 환경에 버려져 수천 년 동안 퇴적물에 보존된 고대 DNA의 추출 및 식별 기술이 발전함에 따라 이제 불연속적인 고생물학적 집합체를 보강할 수 있는 방법이 제공됩니다. 여기서 우리는 캐나다 유콘의 클론다이크 지역에 있는 황토 영구동토층에서 추출된 30,000년 된 퇴적 고대 DNA(sedaDNA) 기록을 제시합니다. 우리는 목본 관목이 증가하고 매머드-스텝(스텝-툰드라) 생태계가 사라지면서 13,500년에서 10,000년 전 사이에 생태계 구성의 상당한 변화를 관찰합니다. 우리는 또한 Equus sp.의 느린 신호를 식별합니다. (북미 말)과 Mammuthus primigenius(털 맘모스)는 화석 기록에서 멸종된 것으로 추정되는 이후 수천 년이 지난 후에도 여러 유적지에 남아 있습니다.
인간은 거대한 육상 포유류가 지배하던 시대에 진화하여 대륙 전체에 흩어졌습니다. 거대동물군(체질량 ≥ 44kg)은 오늘날 대부분의 개체수가 감소하는 상태에 있는 작은 피난처(주로 아프리카) 내에서만 비슷한 밀도로 존재하며 이들 종 중 다수가 위협을 받거나 멸종 위기에 처해 있습니다1,2. 후기 홍적세(현재 [BP] 130,000~11,700년 전)에 지구에서 가장 큰 육상 동물 150속 중 약 101속3이 손실된 것과 관련된 생태학적 반향은 육상 생물권을 재구성하여 식생 구성과 다양성, 생지화학 및 기후에 영향을 미친 것으로 생각됩니다. 피드백 시스템4,5,6,7,8,9,10,11,12,13. 대규모 생물지리학적 범위 이동, 국지적 절멸, 광범위한 멸종을 포함한 육상 생태계의 이러한 재배열은 후기 홍적세 동안 급격한 기후 변화와 그에 수반되는 환경 피드백의 직접적인 결과라고 일부 사람들은 주장합니다14,15,16,17. 다른 사람들은 새로운 포식자인 호모 사피엔스(Homo sapiens)의 동시 확산과 같은 마지막 빙하기에 독특한 요인들이 원인이라고 주장합니다. 전 세계적으로 이러한 손실의 엄청난 크기를 설명할 수 있는 단일 요인은 없으며 오히려 각 생태계가 지역적으로 복합적인 압력을 가하는 다양한 세트를 경험했을 가능성이 높습니다17,24,25. Taphonomic 과정은 후기 4기 멸종(LQE)의 고생태학적인 미묘한 차이를 분석하려는 시도에 도전하며, 거대 동물군 개체수 감소 및 마지막 출현 날짜26,27, 생태학적 변화 시기(예: 식물군집 구조의 변화)에 대한 상대적으로 정확한 추정이 필요합니다. 인위적 영향에 대한 강력한 고고학적 증거에 관해서.
베링기아 동부(캐나다 유콘과 미국 알래스카의 빙하가 없는 지역)의 경우, Guthrie16, Mann et al.28,29, Rabanus-Wallace et al.30은 수분 증가에 따라 목본 관목과 이탄지가 확장된다고 주장합니다. 후기 홍적세 정권은 매머드, 말, 들소를 포함한 거대 동물군 초식 동물의 손실에 주요한 기여를 했습니다. 대조적으로, Zimov et al.23,31은 거대 동물 멸종이 목본 관목의 증가에 앞서 이루어졌으며, 핵심 거대초식동물의 손실로 인해 유생과 forb가 지배하는 매머드 대초원 생물 군계가 사라졌다고 주장합니다5,31,32,33. 생태적 구조 조정과 거대 동물군 인구 감소의 상대적인 시기를 분리하는 것은 종종 제4기 기록의 해결34을 초과합니다.
여기에서 우리는 영구 동토층에 보존되어 있고(그림 1, 표 1) 캐나다 중서부 유콘 지역의 빙하가 형성되지 않은 지역인 클론다이크 금광지의 4개 지역에서 회수된 황토 미사에서 유래한 혼성화 포획 농축 퇴적 고대 DNA(sedaDNA) 데이터를 제시합니다. —ca와 데이트. 현재(cal BP) 이전에 교정된(달력) 30,000~4000년입니다. 이 연구는 북미 말(Equus caballus)과 털북숭이 매머드(Mammuthus primigenius) DNA가 약 9700cal BP 연대의 영구 동토층 샘플에서 예기치 않게 확인된 Murchie et al.36에서 보고된 방법론적 결과를 기반으로 합니다. 이는 알래스카에서 발견된 이들 동물의 마지막 거대화석 증거(예: 뼈, 치아, 연조직)를 약 3300년 후로 추정합니다. 그러한 늦은 연대는 실질적인 유령 범위(암호적인 개체군), 즉 마지막 거대화석 유적의 연대를 측정한 고생태학적 프록시로부터 파생된 확장된 시공간 범위를 나타냅니다.
16,500– 8500 cal BP, sits toward the middle of a broad valley, and shows no evidence of erosion or redeposition by slope wash or thermokarst-induced slumping—suggesting that reworked early Holocene sedaDNA is of less concern at the Lucky Lady II site./p>95%) adaptemers (adapter chimeric DNA), and likewise contained no signal of the ecologically relevant organisms under investigation here or in that previous work. As all 13 negative controls were processed identically in parallel with the permafrost subsample replicates (Supplementary Figs. 34–54), and yet contain none of the same sedaDNA signal (Figs. 2, 4, Supplementary Fig. 55), we can conclude that the trends observed here originate from the sediments themselves and are not the result of contamination./p>14,000 cal BP) human presence in eastern Beringia is controversial but has been suggested based on possible anthropogenic cutmarks at Bluefish Caves144,145,146,147 and the identification of allegedly human fecal biomarkers and a coinciding rise of fire activity on the Alaskan North Slope148,149,150,151. However, these records lack unambiguous artifacts, features, or other clear indications of middle Upper Palaeolithic lifeways as seen in eastern Siberia152,153,154,155,156. At this time, there is no clear evidence for an ecologically significant human presence in eastern Beringia prior to ca. 14,000 cal BP (Supplementary Figs. 2–3). Thereafter, low fecundity megafauna72,157, who had already undergone millennia of oscillating climatological and ecological pressures, may have been vulnerable to novel anthropogenic forces25,158,159,160,161,162 that lack archaeological visibility due to the emergence of post-LGM, high mobility lifeways156,163. Currently, evidence of anthropogenic contributions to the ecological turnover in eastern Beringia remain functionally absent, being at most but one enigmatic component in a synergistic set of compounding pressures25. SedaDNA analyses of Pleistocene permafrost targeting human DNA may prove key to addressing lingering unknowns in the peopling of Beringia./p>50 unique sedaDNA molecules identified as Elephantidae at ~9500 cal BP is significant relative to older cores considering the otherwise substantial ecological turnover./p>100 mJ/cm2./p>30 min, then heated overnight in an oven at ~130 °C. Once the tools had cooled the next day, work surfaces were cleaned with bleach and Nanopure water and covered with sterile lab-grade tin foil. Sediment cores previously split into disks106,109 and stored at −20 °C had the upper ~1 mm of external sediment chiselled off to create a fresh sampling area free of exogenous contaminants. For those cores that had not yet been split, a bleach and UV decontaminated handsaw was used to create a groove ~1–2 cm deep around the circumference of the core. A ~1 inch chisel was placed into the groove and a hammer was used to gradually split the core through percussion around the circumference. Once split, this opened a fresh interior surface previously unexposed to sampling equipment. For both the previously split and newly split cores, a small (~1/4 inch) decontaminated chisel was then used to carefully remove interior sediment from the core, which was collected in a weigh boat. After enough material was acquired for multiple extractions (~2–5 g), the core was covered in sterile tin foil and re-frozen. The subsampled material in the weigh boat was homogenized by manually stirring using a small metal chisel as the sediment thawed. This sediment was transferred to a 50 mL falcon tube and refrozen. Thereafter, the work area was thoroughly cleaned with bleach and Nanopure water, all plastic-ware was discarded, and metal tools were placed across the room for decontamination. The now decontaminated workspace was prepared again with sterile tin foil and another core sample. Gloves were changed frequently throughout subsampling (multiple times per core) to minimize cross and exogenous contamination. New metal tools that had been bleach, UV, and heat decontaminated from the previous day were used for each new core and all sterile tools remained isolated in the oven during subsampling. The homogenized sediments for each core were later subsampled for subsequent DNA extractions./p> output.fasta) and were string deduplicated using the NGSXRemoveDuplicates module of NGSeXplore (https://github.com/ktmeaton/NGSeXplore)./p>
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