Mammutar, människor och molekyler Kerstin Lidén, Arkeologiska Ak ik forskningslaboratoriet, i t Love Dalén, Naturhistoriska Riksmuseet, Veronica Nyström, Anders Angerbjörn, Zoologiska institutionen Sergei Vartanyan, Herzen university, St. Petersburg
Utdöende: i moderna populationer oftast kopplat till mänskliga aktiviteter som jakt, förändring av habitat och introduktion av nya arter i förhistoriska populationer oftast kopplat till förändringar i klimat utdöendet d t av den stora Pleistocena megafaunan (mammut) förklaras oftast av en klimatförändring i kombination med antropogen (människan) påverkan
Mammutar
2011-03-11 / Namn Namn, Institution eller liknande
Loves bilder 2011-03-11 / Namn Namn, Institution eller liknande
2011-03-11 / Namn Namn, Institution eller liknande
/
Climate Change, Humans, and the Extinction of the Woolly Mammoth Nogue s s-bravo et al. PLoS Biology 2008 Maps of Projected Climatic Suitability for the Woolly Mammoths in the Late Pleistocene and Holocene
Maximal utbredning av mammut under sen- Pleistocene Álvarez-Lao et al. / Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (2009)
Mammut: populationsmönster 30-24 ka En punkt = en 14C-daterad individ
21000-19000 BP Russian Plain refugium
Återexpansion 19000-17500 BP habitat tracking
Declining population p paradigm Caughley 1994 Minskningen beror på: Förändringar i klimat - föda Förändringar i predatorer Nya sjukdomar
Sammanfattning: Gynnsamma förhållanden ökad utbredning Dåliga förhållanden minskad utbredning Typisk habitat tracking Precis som människan
Exampel på misslyckande av habitat tracking och utdöende av en population Pleistocena fjällrävar i Europa Dalén L et al. PNAS 2007 2007 by National Academy of Sciences
Människor
Och varför är vi så fascinerade av det?
Anpassning till olika naturmiljöer Människan sprider sig över alla kontinenter Hon har förmåga att anpassa sig till en rad olika naturmiljöer (habitat tracking) Hon har kultur (frigör sig från habitat tracking)
Human presence in the European Arctic nearly 40 000 years ago, Pavlov, Svendsen, Indrelid Nature 2001
Kostenki, strax syd om Moskva bone and ivory artifacts from the lowest layer at Kostenki a perforated shell, three human figurines dating to about 45,000 years ago
Sungir, ca 28000 BP /
Mezhirich, i h Kiev vid Dnepr, ca 15000 BP 2011-03-11 / Namn Namn, Institution eller liknande
Molekyler Från ben och annat
Stratigraphic profile and location (see inset map) of the Stevens Village site. Haile J et al. PNAS 2009 2009 by National Academy of Sciences
Calibrated radiocarbon dates from four coprolites at Paisley 5 Mile Point Caves (bottom section) Published by AAAS Gilbert et al. Science (2008)
Fig. 6. Divergence estimates for human and Neanderthal genomic sequences and ancestral human and Neanderthal populations, shown relative to dates of critical events in modern human and Neanderthal evolution (2, 22, 25) 569,000 y.a. 465,000 y.a. Green et al. 2006 Nature J. P. Noonan et al., Science 314, 1113-1118 (2006) Published by AAAS
Denisova cave, Sibirien Homo denisova Ben från ett finger, daterat till 30-48000 BP some 400 genetic differences
Distribution of pairwise nucleotide differences. J Krause et al. Nature (2010)
Phylogenetic tree of complete mtdnas. J Krause et al. Nature 464, 894-897 (2010) doi:10.1038/nature08976
Sites of recovery of the mammoth hair specimens whose complete mitochondrial genome sequences have been reported. Gilbert et al. PNAS 2008 2008 by National Academy of Sciences
Temporal distribution of 43 14C dated clade I and 11 clade II mammoths. Gilbert et al. PNAS 2008 2008 by National Academy of Sciences
Nordöstra Sibirien Del av Beringia under Sen Pleistocen Kärnområde för evolution av mammut M. primigenius i i utvecklades från M. trogontherii för ca 700 tusen år sedan Hög mtdna diversitet 3.700 BP yngsta datering ~215 mammoth sequences
Phylogenetic trees inferred using Bayesian analysis of complete mitochondrial genomes, drawn to time scales, with mammoth clades indicated. Gilbert M T P et al. PNAS 2008;105:8327-8332 2008 by National Academy of Sciences
Isotoper Kol - 13 C/ 12 C; as CO 2 ; terrester vs marin; fotosyntes Kväve 15 N/ 14 N; as N 2 ; trofinivå Strontium 87 Sr/ 86 Sr; geologi Syre 16 O/ 18 O; as CO 2 ; klimat Svavel 34 S/ 32 S; as SO 2 2; geologig
(1) Taimyr Peninsula, (2) Yakutia, (3) Gydan Peninsula, (4) Wrangel Island, (5) Central Alaska and Yukon. δ13c and δ15n for mammoth bone collagen. Closed circles from Siberia, open circles from eastern Beringia (Alaska and Yukon). Szpak et al. / Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 2010
Western Beringia Eastern Beringia P. Szpak et al. / Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 286 (2010) 88 96 93
Nordöstra Sibirien
WRANGEL
Nortdöstra Sibirien
Dvärgformerr
Metoder DNA extraktion 740bp mtdna 4 microsatellite loci (~100 bp) 59 specimens Alla 14 C daterade Ålder: 62000 3700BP
Förändringar i genetisk struktur Mitokondrie DNA (clade I diversitet i NÖ Sibirien) Före isolering (38 12 kya) Efter isolering (9 3.7 kya)
Haplotypdiversitet med standard error (s.e.) och provstorlek (n) på Wrangel före 12 000 BP, mellan 9000 6000 BP och 6000 3000 BP Nyström V et al. Proc. R. Soc. B 2010;277:2331-2337 2010 by The Royal Society
Förlust av diversitet i slutet av Pleistocen? mtdna Microsatellites Förlust: ~73% Förlust: ~32%
Minskad diversitet mellan 12000 och 9000 år BP, men ingen vidare minskning under Holocene ett plötsligt utdöende? Vi ser en förändring in den genetiska strukturen i samband med att Wrangel isoleras från fastlandet Minskning i N e från ca 15000 till 1400 Mest troligt är att det beror på en bottleneck, och inte population replacement Inga andra större förändringar i genetisk struktur mellan 60000 och 4000 BP Överensstämmelse mellan mtdna och Överensstämmelse mellan mtdna och microsatellite markörer
Så varför dog mammutarna ut på Wrangel? Något nytt som Predatorer? * Människor, äldsta datering från en härd 150 äldre än den hittills yngsta mammutdateringen * Parasiter? (Ross Mc Phee) *Länge leve Isbjörnen, men död åt mammuten (?)
2011-03-11 / Namn Namn, Institution eller liknande
A network showing the relationship between mitochondrial DNA haplotypes on Wrangel Island and previously published haplotypes within haplogroups D and E (sensu Debruyne et al. 2008). Nyström V et al. Proc. R. Soc. B 2010;277:2331-2337 2010 by The Royal Society
Simulated probability of obtaining five or more haplotypes during the isolation period on Wrangel Island assuming that the population was monomorphic in generation t = 0, and that all the variation observed was generated by mutation. Nyström V et al. Proc. R. Soc. B 2010;277:2331-2337 2010 by The Royal Society
Stenålderslokalen Luspasjaure, Västerbotten, 3200 BC Photo: Berit Andersson
Fig. 1. Geographical and stereographical information on Paisley 5 Mile Point Caves M. T. P. Gilbert et al., Science 320, 786-789 (2008) Published by AAAS
Isotoper Stabila Sönderfaller inte Används tex i dietstudier Ex. 12 C, 13 C Radioaktiva Sönderfaller Känd halveringstid Används för datering tex 14 C (5568 år)
KOL 13 C/ 12 C Andelen marin kontra terrestrisk diet Havsvattnets bikarbonat / atmosfärisk koldioxid Vilken typ av växt som varit tongivande i dieten C3 C4 CAM Skillnaderna beror på olika fotosyntes hos växter Dessa skillnader återfinns i kollagenet hos de djur som livnär sig på dessa växter, och vidare upp i näringskedjan (anrikning 1 ).
Isotopfraktionering 13 C C4-växter; Majs, durra, Hirs, Sockerrör
KVÄVE 15 N/ 14 N Trofinivå 15 N anrikas 3 per trofinivå Ariditet 15 N anrikas pga att djur i en sådan miljö inte har råd att släppa ifrån sig några stora mängder vätska Marin / terrestrisk es s miljö Indirekt; den marina näringskedjan är längre än den terrestra
Isotopfraktionering 15 N
Climate Change, Humans, and the Extinction of the Woolly Mammoth D. Nogue s-bravo, J. Rodrıguez, J. Hortal, P. Batra, M. B. Araujo PLoS Biology April 2008 Volume 6 Issue 4 e79 Figure 2. Change in the Area (%) of the Different Suitable Climatic Conditions for Woolly Mammoths best suitable - least suitable
Nursing, weaning, and tooth development in woolly mammoths from Old Crow, Yukon, Canada Implications for Pleistocene extinctions Jessica Z. Metcalfe a,,, Fred J. Longstaffea and Grant D. Zazulab P l h P l li t l P l l Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology Volume 298, Issues 3-4, 15 December 2010, Pages 257-270