古代DNA揭示了极其复杂的乳齿象家族和气候变化驱动的反复迁徙

图拉丁乳齿象。（A） 与来自五大湖地区和白令的 M. pacificus 和 M. americanum M3s 相比，Tualatin 乳齿象上第三磨牙 （M3） 的摩尔长度和最大宽度之间的关系。每条回归线周围的 95% 置信区间以阴影颜色表示。（B） 图拉丁乳齿象 M3 的上咬合视图。图片来源：A. R. Boehm，UOMNCH。

（化石网cnfossil.com）据麦克马斯特大学：对几种乳齿象遗骸（包括那些沿着北美太平洋和大西洋沿岸漫游的乳齿象）的古代 DNA 分析表明，冰河时代的巨人为了应对气候变化而迁徙了很远的距离，并且在基因上比以前已知的要多样化得多。

在发表在《科学进展》杂志上的研究中，来自麦克马斯特大学和哈佛大学的研究人员提供了新的证据，这些证据显着修改和重塑了我们对该物种极其复杂的进化历史的理解。

保存完好的牙齿、象牙和骨骼化石标本（可追溯到数十万年前）加上新的科学技术，使研究人员能够从古老的、微小的、降解的 DNA 片段中重建基因组。

他们从几个乳齿象标本中重建了线粒体基因组：五个来自新斯科舍省和东海岸，其中一个可能可以追溯到大约 500,000 年前，以及来自俄勒冈州图拉丁的太平洋乳齿象的独特标本，以及来自安大略省北部的部分线粒体基因组。

乳齿象最初被分成许多不同的物种，但后来又合并回一个物种——美洲猛犸象。最近，该分类已被修订，可能包括至少两个不同的物种：美洲乳齿象和太平洋乳齿象 （M. pacificus），尽管关于分裂的争论一直存在。

乳齿象系统地理学。（A） 北齿象产地的地图，其可用线粒体基因组（包括来自雷尼森的部分基因组）根据其指定的进化枝/谱系着色。（B） 使用所有未注明日期/非有限的乳齿象单独预估然后组合生成的最大进化枝可信度树（个体模型）。作为本研究的一部分生成的标本以粗体显示。后验概率值大于或等于 0.95 的节点用绿色圆圈表示。对其他关键节点的支持在相关节点旁边的文本中指示。

基因分析证实，太平洋乳齿象属于一个非常古老、完善且独立的遗传分支，其范围比之前认为的要远得多——深入太平洋西北部，可能向南到墨西哥，北至阿尔伯塔省。

有趣的是，科学家们说，艾伯塔省似乎是一个“热点地区”，太平洋和美洲乳齿象聚集在那里，向北扩张，并且可能已经杂交。

东海岸和安大略省北部的标本揭示了两个新的、不同的乳齿象遗传群，称为进化枝，它们生活在同一地区但时间不同。

东部物种出人意料地多样化，至少三次以不同的迁徙浪潮抵达——这种模式是由气候变暖的反复循环驱动的，导致冰川融化和为向北扩张开辟新的领土。当气候变冷、冰川扩张时，乳齿象被驱赶到南方或局部灭绝。

乳齿象年龄估计

“这些数据改变了我们对今天被称为艾伯塔省和北部的地区的看法，从一个边缘漫游地转变为反复占领的迁徙走廊和乳齿象的重要景观，可能进行杂交，”资深作者和进化遗传学家亨德里克·波伊纳尔说，麦克马斯特古代 DNA 中心主任和迈克尔·德格鲁特遗传人类学主席。

研究人员还查明了一个神秘且遗传上不同的墨西哥乳齿象谱系，他们认为这可能是西部物种 M. pacificus 的一个更深的分支，也可能是全新的第三种乳齿象物种。

乳齿象是冰河时代地球上最大的现存陆地动物之一，从白令海峡（今阿拉斯加和育空地区）向东到新斯科舍省，向南到墨西哥中部漫游。它们主要是浏览器，生活在沼泽环境中，以灌木和低垂的树枝为食，并且与它们的远亲——标志性的冰河时代猛犸象——在开阔的草原和苔原上漫游的标志性猛犸象占据了截然不同的栖息地。

更新世猛犸象生物地理学。我们理解整个更新世中晚期乳齿象分布和关系的地理模型。美洲乳齿象形态复合体的大致推断分布以红色阴影显示，太平洋乳齿象的近似分布以蓝色阴影显示。还提供了先前大型研究（4、7、40）中乳齿象遗骸的位置（数据 S2）。来自 McDonald 等人 （11） 的单个太平洋 M. 标本与 Dooley 等人 （7） 的其他太平洋乳齿象相结合。箭头表示响应冰期/间冰期周期的最小确认膨胀，其时间范围由文本中指示的个体模型估计。箭头在进入美国本土时逐渐消失，因为缺乏已知的来源种群。这项研究的主要贡献由虚线圆圈和罗马数字表示。（I） 来自俄勒冈州图拉丁的明确识别的太平洋乳齿象的第一个线粒体数据。（二） 将艾伯塔乳齿象 （RAM P97.7.1） 重新分类为太平洋乳齿象，将太平洋乳齿象的范围扩展到加拿大西部，并扩展到可能与表现出美洲乳齿象形态复合体特征的乳齿象同时存在的地区。（III） 太平洋乳齿象可能扩展到墨西哥或鉴定出另一个猛犸象“物种”（以绿色显示）。（四） 北美东部的遗传分辨率提高，并确定了至少三个向东海岸扩张的物种。

“这项研究代表了几个第一，其中包括我们在太平洋乳齿象方面的工作。它还提出了许多新问题。例如，这些遥远的乳齿象物种在艾伯塔省是如何相互作用的？它们是争夺资源，还是像我们实验室之前为猛犸象展示的那样杂交？“主要作者埃米尔·卡平斯基 （Emil Karpinski） 说，他曾是麦克马斯特古代 DNA 中心的研究生，现在是哈佛医学院遗传学系的研究员。

研究人员表示，这些新发现，结合同一团队 2020 年进行的一项研究中报告的发现，更全面地了解乳齿象如何在北美移动和多样化，帮助今天的自然资源保护主义者为不断变暖的北极和北方迁徙物种做好准备。