Research press release

古生物学:間氷期に生息域を北方に拡大させていたアメリカマストドン

Nature Communications

Palaeontology: American mastodons headed north during interglacial periods

絶滅種のアメリカマストドン35頭のミトコンドリアゲノムの解析から、アメリカマストドンが、更新世(250万年~1万1700年前)の間氷期の温暖化に対応して北米の北方緯度域に向かって繰り返し移動していたことを示した論文が、今週、Nature Communications に掲載される。この知見は、研究者たちが現生種の地球温暖化に対する生態学的応答の可能性を解明する上で役立つかもしれない。

アメリカマストドン(Mammut americanum)は、かつて北米の森林地帯や低湿地に生息しており、その遺骸が、中米の亜熱帯から米国アラスカ州やカナダ・ユーコン州の北極緯度域にかけて発見されている。過去80万年間の氷期と間氷期のサイクルのために、北米の居住可能な土地の約50%で氷床が周期的に拡大した。しかし、マストドンがこうした変動にどのように応答したのかは不明だ。

今回、Emil Karpinskiたちの研究チームは、北米の博物施設から入手したアメリカマストドンの骨と歯の化石の試料を調べて、33点の標本の完全なミトコンドリアゲノムの塩基配列を解読した(解析にはこれ以外に、すでに公表されている2件のゲノムも含まれる)。その結果、5つの異なる分類群(クレード)のマストドンが特定され、そのうちの2種は、ベーリンジア(かつてロシアと米国の間に存在した地域)東部を起源としていた。Karpinskiたちは、ベーリンジア東部に生息していたこれらの分類群の標本の年代に重複のないことを確認し、2つのクレードが別々の時期にベーリンジア東部に生息域を拡大させた可能性が高いと考えている。こうした拡大のあった時期は、温暖な気候条件によって森林や湿地が形成された間氷期と一致していた。

また、Karpinskiたちは、この北方のクレードの遺伝的多様性のレベルが、大陸氷床の南側で生息していた分類群より低かったことを明らかにした上で、現代の気候変動によって、生物種の一部が、同じように生息域を北方に拡大させている可能性が高いと主張している。こうした生物種は、南方で生息する遺伝的多様性の高い集団がいなくなることで、脆弱な状態に陥る可能性がある。

今回の研究に関する著者たち(Hendrik Poinar、Emil Karpinski)のディスカッションの様子は、下記URLよりご覧いただけます。 https://urldefense.proofpoint.com/v2/url?u=https-3A__vimeo.com_451213616_4e30de4a98&d=DwIGaQ&c=vh6FgFnduejNhPPD0fl_yRaSfZy8CWbWnIf4XJhSqx8&r=_nFMf8QbHMB7ni-_C0Yw0VKx5qA48tnCdCMvwPMyE2Q&m=fJyTOziqCLI8RALOZV3g49oQSjKHCScHREYgNmpAqJg&s=zW0OvtTSLX53gXE6Gc-9Pv3nz2sCUeuxfUhZCew2Dzw&e=

An analysis of the mitochondrial genomes of 35 American mastodons suggests that this extinct species repeatedly migrated into the far northern latitudes of North America in response to interglacial warming during the Pleistocene (2.5 million to 11,700 years ago). The findings, published in Nature Communications, may help researchers to understand the potential ecological responses of present-day species to global warming.

American mastodons (Mammut americanum) inhabited woody and swampy locations in North America, and their remains have been found from the Central American subtropics to the Arctic latitudes of Alaska and Yukon. Cycles of glacial and interglacial periods over the last 800,000 years resulted in periodic expansion of the ice sheet across approximately 50% of the habitable land in North America. However, it is unclear how the mastodon responded to these fluctuations.

Emil Karpinski and colleagues studied samples from the fossil bones and teeth of American mastodons from institutions across North America, and sequenced the complete mitochondrial genomes of 33 specimens (a further 2 published genomes were included in their analysis). They identified five distinct groups (or clades) of mastodons, of which two originated from eastern Beringia (a region that historically joined Russia and America). The authors detected no overlap in the ages of the specimens from the eastern Beringia groups and suggest that the two clades likely resulted from separate expansions into this region. This coincided with interglacial periods when warm climatic conditions supported the establishment of forests and wetlands.

The authors also found that the northern clades had lower levels of genetic diversity than that in groups south of the continental ice sheets. They argue that similar northward population expansions today, owing to climate change, likely consist of a subset of a species. This may leave them vulnerable if more genetically diverse southern populations are eventually lost.

doi: 10.1038/s41467-020-17893-z

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