С огромными изогнутыми рогами и массивным ростом - ростом более пяти с половиной футов и весом более тонны - у вымершего быка-зубра возникает видение почти мифического существа. Могучий вид крупного рогатого скота встречается на протяжении всей истории, изображенный на наскальных рисунках, датируемых 40 000 лет, изображенный как символ силы в древнегреческой архитектуре, даже используемый в качестве боевого зверя во время правления Римской империи.
Но могучие зубры, предки современного скота, исчезли из Европы в начале 1600-х годов. Сегодня ученые мало знают о том, что случилось с этим некогда вездесущим видом.
Большую часть своей академической карьеры Миккел Синдинг, исследователь палеогеномики в Тринити-колледже Дублина, был очарован зубами. Что случилось с великими быками, которые всего 500 лет назад бродили по широким полосам Европы, Азии и Северной Африки? Были ли вымерли зубры, или животные ассимилировались в домашнем генофонде? Насколько тесно связаны зубры с современной коровой?
Чтобы заполнить некоторые пробелы в нашем понимании эволюции зубров, Синдинг ищет генетические подсказки из прошлого. Секвенирование генома предоставляет инструмент для изучения небольших отклонений в ДНК зубров, показывая, как жили эти животные и, возможно, что привело их к вымиранию.
Выделить древнюю ДНК достаточно сложно. Найти множество образцов ДНК турок еще сложнее. В Национальном музее Дании, где Синдинг изучал зубров, есть два полных скелета, доступных для тестирования, но ДНК из двух образцов не дает достаточно данных для отслеживания генетической истории всей европейской популяции.
Синдинг и его коллега, генетик Том Гилберт, беседовали с куратором в Национальном музее Дании, когда им пришла в голову идея получить доступ к большему количеству образцов для анализа ДНК. В копенгагенском музее хранится коллекция средневековых скандинавских питьевых рогов, некоторые из которых достаточно велики, чтобы предположительно происходить от зубров. Гилберт и Синдинг обсуждали нехватку поддающихся проверке артефактов, когда куратор сказал: «Вы не рассматривали возможность взглянуть на эти рога?»
«Вы гений», - ответил Синдинг.
Меховая парка, возможно, с Аляски или из Сибири, с капюшоном, который, как полагают, сделан из меха лисы. (Национальный музей естествознания, отдел антропологии) Несмотря на этот ранний энтузиазм, у команды Гилберта и Синдинга не было больших надежд на движение вперед. Тестирование ДНК может быть частично или полностью разрушительным процессом, и кураторы, как правило, недовольны любым исследованием, которое включает в себя отщепление или уничтожение части артефакта. «Мы подумали:« В аду нет никакого шанса, что ты сможешь их отобрать », - говорит Гилберт. Но, к их удивлению, музей согласился позволить Синдингу провести свои тесты.
«Мы не знали, будут ли они рогами турок. Это были рога из культурной коллекции », - говорит Синдинг. Некоторые из рогов в коллекции относятся к греко-римской древности. В конце 13-го века питьевые рога пережили возрождение популярности среди знати и духовенства. Декоративные рога, сделанные из полой кератиновой оболочки и позолоченные в золоте, серебре или бронзе, использовались для украшения королевских столов. Самый большой рог в собрании Национального музея Дании был взят шведским военным во время польско-шведской войны начала 17 века как трофей войны.
Синд получил доступ к шести рогам конца XIV и начала XV веков: охотничий рог от быка последних зубров и пять средневековых пьющих рогов. В недавнем исследовании, опубликованном в The Journal of Archaeological Science, Синдинг и его коллеги извлекли митохондриальную ДНК из этих рогов, чтобы создать почти полный митохондриальный геном (содержащий ДНК из женской линии). Основываясь на генетических данных и размерах рогов, Синдинг и его команда пришли к выводу, что, по крайней мере, четыре из пьющих рога были взяты из последней популяции быков зубров, чтобы бродить по равнинам Европы. Три рога содержали специфическую генетическую последовательность, обнаруженную только у чистых зубров.
В дополнение к раскрытию пропущенных глав естественной истории зубров, исследование также случайно выявило музейную коллекцию скандинавских питьевых рогов как одну из крупнейших в мире подтвержденных коллекций образцов зубров. Работа Синдинга является напоминанием о том, что культурные коллекции в этих учреждениях, где исследования часто сосредоточены на поведении людей, также заполнены артефактами, сделанными из шкур животных, зубов, когтей и различных других остатков вымершей фауны.
Как правило, ученые выбирают объекты из коллекций естественной истории, которые специально отведены для тестирования. Но все больше и больше исследователи естествознания и генетики надеются вытащить артефакты из-за стекла.
Объединив биологию, археологию и химию, область палеогеномики начала развиваться, говорит Мэтью Коллинз, биоархеолог из Йоркского университета, известный своей работой по извлечению ДНК животных из средневекового пергамента. Был «настоящий взрыв» интереса, особенно когда исследователи понимают, что они «могут опираться на достижения в области технологий».
Среди тех, кто погружается в эти новые исследовательские возможности, Татьяна Фейерборн из Национального музея Дании. Она изучает ДНК в древней одежде, особенно в одежде из меха ездовых собак и волков. С помощью Синдинга Фейерборн путешествовала по музеям, чтобы получить образцы кожи ее животных.
По словам Фейерборна, большинство этих образцов животных хранятся в исторических коллекциях, нетронутых, более ста лет, собранных независимыми исследователями, которые путешествовали по Арктике, чтобы узнать больше о местных культурах. Теперь она использует одежду для изучения эволюции ездовых собак.
«Мы получаем две разные жизни из этих материалов», - говорит Фейерборн. Первая жизнь дает исторический контекст о собаках и культурах, которые их разводили. Вторая жизнь дает «понимание самой собаки, ее жизни, общее представление о ее генетической структуре».
«Сумасшедшая вещь в том, что вы понимаете, что в художественных галереях, музеях, архивах хранится много вещей, которые хранятся, потому что они либо красивые, либо важные, либо даже обычные», - говорит Коллинз. «Одежда, юридический текст о земле, все эти вещи, которые были сделаны из растений и животных - лен, шерсть, кожа, рог - все это тоже несет биологический сигнал».
Для таких ученых, как Синдинг, Фейерборн и Коллинз, эти археологические коллекции полны пропущенных данных. Тем не менее, многие управляющие коллекциями и реставраторы не хотят, чтобы их бесценные образцы подталкивали и исследовали.
Сначала Коллинз изо всех сил пытался получить образцы пергамента для своих исследований. «Мы поговорили с руководителем архива [в Кембриджском университете], и он подумал, что это очень крутая идея. Я не удосужился поговорить с консерваторами, которые думали, что это была крайне не крутая идея ».
Одна из сохранившихся копий Великой хартии вольностей 1215 года, написанная на пергаменте из овечьей шкуры. (Британская библиотека) Мартин Аппельт, куратор этнографических коллекций в Национальном музее Дании, отвечает за выдачу разрешения исследователям на выбор артефактов для исследований ДНК. Аппельт всегда начинает каждый проект, напоминая себе об одном принципе: «Если вы решите потратить весь артефакт на какой-то деструктивный анализ, вы, вероятно, не сможете получить его снова».
По своей сути, извлечение ДНК является разрушительным и инвазивным. Степень уничтожения зависит от характера артефакта. Чтобы Фейерборн извлек ДНК из предмета одежды, ей нужен образец, примерно вдвое меньшего размера дырокола. Обмотка очищенной кератиновой стружки из самой внутренней части питьевого рога. И Коллинз почти не мог завершить свою работу вообще - после того, как ему было отказано в разрешении непосредственно взять образец пергамента, ему разрешили собирать пыль, упавшую с документов во время регулярных чисток.
Вообще говоря, ученые понимают озабоченность по поводу отбора ограниченного количества исторических артефактов. «Я бы хотел, чтобы на самом деле больше музеев сказали« нет », - говорит Коллинз. «Потому что, если вы подумаете о том, в какой степени коллекции окаменелостей были отобраны для древней ДНК, если вы пойдете в музеи, вы увидите очень много частей коллекции с небольшими выемками из костей, вырезанными или выбитыми».
По мере совершенствования технологий генетической выборки кураторы работают над достижением баланса между сохранением и исследованиями. «В целом проблема заключается в том, чтобы эта область работала над решением этой проблемы», - говорит Тим Клиленд, молекулярный палеонтолог из Института сохранения музея Смитсоновского института. «И с протеомикой, и с древней ДНК нам нужно все меньше и меньше материалов для работы, и по мере продвижения вперед образцы будут становиться все меньше и меньше, потому что информация улучшается».
Даже с этими достижениями ответственная выборка ограниченных ресурсов является ключевой. Музеи были сожжены прежде, взаимодействуя с исследователями, говорит Энрико Каппеллини , профессор EvoGenomics в Музее естественной истории Дании. Каппеллини работает с редкими и драгоценными образцами, от классических картин до тысячелетней зубной эмали. « Люди иногда ходят в музеи, подходят к ним, получают образцы, а затем исчезают», - говорит Каппеллини. «Если анализ не так успешен, как подозревают, люди даже не удосуживаются написать базовый отчет для музея для своих записей, и, как следствие, их готовность предоставить образцы не так высока».
Эти основные отчеты предназначены для того, чтобы помочь музеям отслеживать распространение своих коллекций, предоставляя информацию о характере экзамена и результатах исследования. К сожалению, говорит Каппеллини, слишком мало ученых тратят время на заполнение этих отчетов.
«[Национальный музей в Лондоне] выпустил 70 с лишним образцов для деструктивного анализа, и они получили отчеты только по нескольким», - говорит Коллинз. «Я имею в виду буквально пять или что-то, и им только что вернули материал из двух или трех. Остальные только что вошли в эфир.
Некоторые учреждения имеют более жесткие системы для борьбы с расточительным поведением. Например, в смитсоновских музеях «очень сильно охраняют образцы», говорит физик Кэролайн Солаззо. Она объясняет, что как только исследователь получит разрешение на использование ценного образца, «мы удостоверяемся, что все знают, для чего будет использоваться образец, сколько осталось после этого, и мы возвращаем образцы».
Кураторы, как правило, сочувствуют исследованиям, на которые надеются ученые, но они также являются хранителями редких исторических объектов, таких как декоративные рога для питья, исторические документы и бесценные предметы одежды. Исследователи всегда будут утверждать, что их методы более совершенны или их цель действительно новаторская.
«Всегда существует баланс между тем, что можно получить с точки зрения знаний, и чем мы должны пожертвовать в связи с этим ограниченным ресурсом», - говорит Аппельт.
