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Crollo del mammut

Aug 10, 2023Aug 10, 2023

Nature Communications volume 12, numero articolo: 7120 (2021) Citare questo articolo

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La grossolanità temporale e spaziale dei reperti fossili della megafauna complica i tentativi di districare gli impatti relativi del cambiamento climatico, della ristrutturazione degli ecosistemi e delle attività umane associate alle estinzioni del tardo Quaternario. I progressi nell’estrazione e nell’identificazione del DNA antico che è stato disperso nell’ambiente e conservato per millenni nei sedimenti ora forniscono un modo per aumentare gli assemblaggi paleontologici discontinui. Qui presentiamo un record di DNA sedimentario antico (sedaDNA) di 30.000 anni derivato da limi di permafrost loessal nella regione del Klondike nello Yukon, in Canada. Osserviamo un sostanziale ricambio nella composizione dell'ecosistema tra 13.500 e 10.000 anni solari fa con l'aumento degli arbusti legnosi e la scomparsa dell'ecosistema della steppa dei mammut (steppa-tundra). Identifichiamo anche un segnale persistente di Equus sp. (cavallo nordamericano) e Mammuthus primigenius (mammut lanoso) in più siti che persistono migliaia di anni dopo la loro presunta estinzione dai reperti fossili.

Gli esseri umani si sono evoluti e dispersi in tutti i continenti in un'epoca dominata da giganteschi mammiferi terrestri. La megafauna (massa corporea ≥ 44 kg) esiste oggi in densità comparabili solo all'interno di piccoli rifugi (soprattutto in Africa), dove la maggior parte delle loro popolazioni è in stato di declino e molte di queste specie sono minacciate o in via di estinzione1,2. Si ritiene che le ripercussioni ecologiche associate alla perdita del tardo Pleistocene (130.000-11.700 anni prima del presente [BP]) di circa 101 dei 150 generi3 dei più grandi animali terrestri della Terra abbiano ristrutturato la biosfera terrestre, influenzando la composizione e la diversità della vegetazione, la biogeochimica e il clima sistemi di feedback4,5,6,7,8,9,10,11,12,13. Alcuni sostengono che questo riassetto degli ecosistemi terrestri, compresi massicci spostamenti dell'area biogeografica, estirpazioni locali ed estinzioni diffuse, sia il risultato diretto del rapido cambiamento climatico e dei conseguenti feedback ambientali durante il tardo Pleistocene14,15,16,17. Altri sostengono18,19,20,21,22,23 che la colpa sia di fattori specifici dell’ultimo periodo glaciale, come la coincidente dispersione di un nuovo predatore: l’Homo sapiens. È probabile che nessun singolo fattore possa spiegare l’entità sfalsata di tali perdite a livello globale, ma piuttosto che ciascun ecosistema ha subito una serie variabile di pressioni che si aggravano a livello locale17,24,25. I processi tafonomici sfidano i tentativi di distinguere le sfumature paleoecologiche delle estinzioni del tardo Quaternario (LQE), richiedendo stime relativamente precise per il declino della popolazione megafaunale e le date dell'ultima apparizione26,27, per i tempi dei cambiamenti ecologici (ad esempio cambiamenti nella struttura delle comunità vegetali), così come per quanto riguarda le robuste prove archeologiche degli impatti antropici.

Nel caso della Beringia orientale (regioni non ghiacciate dello Yukon, Canada e Alaska, USA), Guthrie16, Mann et al.28,29, e Rabanus-Wallace et al.30 sostengono che l'espansione degli arbusti legnosi e delle torbiere in seguito ad un aumento dell'umidità Il regime durante il tardo Pleistocene fu il principale responsabile della perdita di megafauna erbivora, tra cui mammut, cavalli e bisonti. Al contrario, Zimov et al.23,31 sostengono che l'estirpazione della megafauna ha preceduto un aumento degli arbusti legnosi, con la perdita di megaerbivori chiave di volta che ha portato alla scomparsa del bioma della steppa dei mammut, dominato dai graminoidi e dal forb5,31,32,33. Distinguere i tempi relativi della ristrutturazione ecologica dal declino della popolazione megafaunistica spesso supera la risoluzione34 dei registri del Quaternario.

Qui presentiamo i dati di ibridazione catturata arricchita di DNA sedimentario antico (sedaDNA) derivati ​​da limi loessal conservati nel permafrost (Fig. 1, Tabella 1) e recuperati da quattro siti nei giacimenti auriferi del Klondike, una regione non ghiacciata del territorio centro-occidentale dello Yukon, Canada35 —risalente a ca. 30.000–4000 anni calibrati (di calendario) prima del presente (cal BP). Questo lavoro si basa sui risultati metodologici riportati in Murchie et al.36 in cui il DNA del cavallo nordamericano (Equus caballus) e del mammut lanoso (Mammuthus primigenius) è stato inaspettatamente identificato in un campione di permafrost risalente a circa 9700 cal BP. Ciò fa risalire l'ultima prova macrofossile (come ossa, denti e tessuti molli) di questi animali in Alaska a circa 3300 anni. Una data così tarda è indicativa di una sostanziale gamma di fantasmi (popolazione criptica), un esteso intervallo spazio-temporale derivato da proxy paleoecologici che sono posteriori agli ultimi resti macrofossili37.

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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