کشف راز دندان شیرهای آدم‌خوار با تحلیل ژنوم انسانی و حیوانی

تحلیل جدیدی از دندان‌های شیرهای ترسناک تسوو

در سال ۱۸۹۸، دو شیر نر در یک اردوگاه سازندگان پل در کنار رود تسوو در کنیــا وحشت ایجاد کردند. این شیرها که بسیار بزرگ و بدون یال بودند، شب‌ها به اردوگاه نفوذ کرده و به چادرها حمله می‌کردند و قربانیان خود را می‌کشتند. این شیرهای بدنام که به «شیرهای آدم‌خوار تسوو» معروف شدند، حداقل ۲۸ نفر را کشتند تا اینکه سرهنگ جان هنری پترسون، مهندس عمران پروژه، آنها را به قتل رساند. پترسون در سال ۱۹۲۵، بقایای شیرها را به موزه تاریخ طبیعی فیلد در شیکاگو فروخت.

تحقیقات جدید در موزه فیلد

در یک مطالعه جدید، محققان موزه فیلد با دانشمندان دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین همکاری کردند تا تجزیه و تحلیل عمیقی از موهایی که به دقت از دندان‌های شکسته شیرها استخراج شده بود، انجام دهند. این مطالعه با استفاده از میکروسکوپی و ژنومیک، برخی از گونه‌هایی که شیرها مصرف کرده بودند را شناسایی کرد. نتایج این تحقیق در نشریه Current Biology منتشر شده است.

کشف اولیه موها

کشف اولیه موها در اوایل دهه ۱۹۹۰ انجام شد، زمانی که توماس گنوسکه، مدیر مجموعه‌ها در موزه فیلد، جمجمه‌های شیرها را در انبار پیدا کرد و آنها را برای نشانه‌های مصرف غذایی بررسی کرد. او اولین کسی بود که تعیین کرد این شیرها نرهای بالغ و کاملاً رشد یافته‌ای هستند، با وجود اینکه یال نداشتند. همچنین، او اولین کسی بود که متوجه شد هزاران موی شکسته و فشرده در حفره‌های نمایان دندان‌های آسیب‌دیده شیرها در طول زندگی‌شان جمع شده است.

گزارش اولیه و تحلیل‌های جدید

در سال ۲۰۰۱، گنوسکه و جولین کرابی‌س پیترهانس، استاد دانشگاه روosevelt و کیوریتور وابسته موزه فیلد، اولین بار درباره وضعیت آسیب‌دیده دندان‌ها گزارش دادند و فرض کردند که این وضعیت ممکن است به شکار انسان‌ها توسط شیرها کمک کرده باشد. همچنین، آنها وجود موهایی که در دندان‌های شکسته و نیمه‌بهبود یافته قرار داشتند را شناسایی کردند. یک تحلیل اولیه از برخی موها نشان داد که آنها متعلق به گونه‌های الند، ایمپالا، اوریكس، جوجه‌تیغی، گراز و زebra هستند.

همکاری‌های بین‌المللی و پیشرفت‌های علمی

در مطالعه جدید، گنوسکه و پیترهانس یک بررسی جدید از برخی موها را تسهیل کردند. همکاران نویسنده، اوگتو مویبی، دانشمند ارشد تحقیقاتی در موزه‌های ملی کنیا، و ندوهی گیتاهی، محقق دانشگاه نایروبی، تحلیل میکروسکوپی موها را انجام دادند. محقق پسادکتری دانشگاه ایلینوی، الیدا د فلمنگ، رهبری تحقیق ژنومیک موها را بر عهده داشت و با استاد انسان‌شناسی دانشگاه ایلینوی، ریپان اس. مالی همکاری کرد. آنها بر روی یک نمونه جداگانه از چهار موی فردی و سه دسته مو که از دندان‌های شیرها استخراج شده بودند، تمرکز کردند.

تحقیقات DNA و تاریخچه ژنتیکی

مالی، د فلمنگ و همکارانشان در حال توسعه تکنیک‌های جدیدی برای یادگیری درباره گذشته از طریق توالی‌یابی و تحلیل DNA باستانی حفظ شده در آثار زیستی هستند. کار آنها در همکاری با جوامع بومی به بینش‌های زیادی درباره مهاجرت انسان‌ها و تاریخ پیش و پس از استعمار در قاره آمریکا منجر شده است. آنها به توسعه ابزارهایی برای تعیین گونه‌ها و مبدا جغرافیایی دندان‌های فیل‌های آفریقایی کمک کرده‌اند و تلاش‌هایی برای جداسازی و توالی‌یابی DNA از نمونه‌های موزه انجام داده‌اند.

تحلیل DNA میتوکندری و مزایای آن

در کار کنونی، د فلمنگ ابتدا به دنبال نشانه‌های آشنا از تخریب مرتبط با سن در آنچه از DNA هسته‌ای در موهای دندان‌های شیرها باقی مانده بود، گشت و آنها را یافت. او گفت: “برای تأسیس اصالت نمونه‌ای که در حال تحلیل آن هستیم، به دنبال الگوهایی هستیم که معمولاً در DNA باستانی یافت می‌شوند.” پس از تأیید نمونه‌ها، د فلمنگ بر روی DNA میتوکندری تمرکز کرد. در انسان‌ها و سایر حیوانات، ژنوم میتوکندری از مادر به ارث می‌رسد و می‌تواند برای ردیابی نسل‌های مادری در طول زمان استفاده شود. محققان گفتند که تمرکز بر روی mtDNA در مو مزایای زیادی دارد. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که ساختار مو mtDNA را حفظ کرده و از آلودگی خارجی محافظت می‌کند.

تحلیل DNA میتوکندریایی و کشف‌های جدید در مورد شیرها

DNA میتوکندریایی (mtDNA) در سلول‌ها به مراتب بیشتر از DNA هسته‌ای وجود دارد. «به دلیل اینکه ژنوم میتوکندریایی بسیار کوچکتر از ژنوم هسته‌ای است، بازسازی آن در گونه‌های شکار بالقوه آسان‌تر است»، دی فلامینگ گفت. تیم تحقیقاتی یک پایگاه داده از پروفایل‌های mtDNA گونه‌های شکار بالقوه ایجاد کرد. این پایگاه داده مرجع با پروفایل‌های mtDNA به دست آمده از موها مقایسه شد. محققان گونه‌هایی را که در تحلیل‌های قبلی پیشنهاد شده بودند و همچنین گونه‌هایی که در زمان حیات شیرها در تساو وجود داشتند، بررسی کردند. آنها همچنین روش‌هایی برای استخراج و تحلیل mtDNA از تکه‌های مو توسعه دادند. «ما حتی توانستیم DNA را از تکه‌هایی به دست آوریم که کوتاه‌تر از ناخن انگشت کوچک شما بودند»، دی فلامینگ گفت.

مالهی افزود: «به طور سنتی، وقتی مردم می‌خواهند DNA را از موها به دست آورند، بر روی فولیکول تمرکز می‌کنند که حاوی مقدار زیادی DNA هسته‌ای است. اما این‌ها تکه‌هایی از ساقه مو بودند که بیش از ۱۰۰ سال قدمت داشتند.» این تلاش منجر به کشف اطلاعات ارزشمندی شد. «تحلیل DNA موها نشان داد که شترمرغ، انسان، اوریکس، آب‌گوزن، گورخر و زبرا به عنوان شکار شناسایی شدند و همچنین موهایی که از شیرها منشأ گرفته بودند شناسایی شدند»، محققان گزارش دادند.

نتایج نشان داد که شیرها دارای ژنوم میتوکندریایی مشترک از مادر هستند، که از نظریه‌های اولیه مبنی بر اینکه آنها خواهر و برادر هستند، حمایت می‌کند. mtDNA آنها همچنین با منشأ در کنیا یا تانزانیا سازگار بود. تیم تحقیقاتی دریافت که شیرها حداقل دو شترمرغ و یک زبرا که احتمالاً از منطقه تساو آمده بود، شکار کرده‌اند. کشف mtDNA گورخر شگفت‌انگیز بود زیرا نزدیک‌ترین جمعیت گورخرها در اواخر دهه ۱۸۹۰ حدود ۵۰ مایل دورتر بود. با این حال، گزارش‌های تاریخی نشان دادند که شیرها به مدت حدود شش ماه از منطقه تساو خارج شدند و سپس به حملات خود به اردوگاه سازندگان پل ادامه دادند.

دی فلامینگ گفت: «عدم وجود DNA بوفالو و وجود تنها یک موی بوفالو که با میکروسکوپ شناسایی شد، شگفت‌انگیز بود.» او افزود: «ما از آنچه شیرها در تساو امروز می‌خورند می‌دانیم که بوفالو شکار مورد علاقه آنهاست.» کرابی پترهانس گفت: «سرهنگ پترسون در زمان حضورش در تساو یک دفترچه یادداشت دستی داشت، اما هرگز در یادداشت‌هایش بوفالو یا دام‌های بومی را ثبت نکرد.» در آن زمان، جمعیت‌های دام و بوفالو در این بخش از آفریقا به شدت تحت تأثیر بیماری ریندرپست قرار گرفته بودند، بیماری ویروسی بسیار مسری که از هند به آفریقا آورده شده بود.

کرابی پترهانس گفت: «این بیماری تقریباً تمام دام‌ها و خویشاوندان وحشی آنها، از جمله بوفالوهای کیپ را نابود کرد.» میتوژنوم موی انسان دارای توزیع جغرافیایی وسیعی است و دانشمندان از توصیف یا تحلیل بیشتر آن در این مطالعه خودداری کردند. «ممکن است هنوز نسل‌هایی در این منطقه وجود داشته باشند و به منظور انجام علم مسئولانه و اخلاقی، ما از روش‌های مبتنی بر جامعه برای گسترش جنبه‌های انسانی پروژه بزرگتر استفاده می‌کنیم»، آنها نوشتند.

یافته‌های جدید گسترش مهمی در نوع داده‌هایی است که می‌توان از جمجمه‌ها و موهای گذشته استخراج کرد. «اکنون می‌دانیم که می‌توانیم ژنوم‌های میتوکندریایی کامل را از تکه‌های موی شیرهایی که بیش از ۱۰۰ سال قدمت دارند، بازسازی کنیم»، دی فلامینگ گفت. محققان گفتند که هزاران موی فشرده در دندان‌های شیرها وجود داشت که در طول سال‌ها فشرده شده بودند. تحلیل‌های بیشتر به دانشمندان این امکان را می‌دهد که حداقل به طور جزئی رژیم غذایی شیرها را در طول زمان بازسازی کنند و شاید زمان آغاز عادت شکار انسان‌ها را مشخص کنند. مالی همچنین وابسته به مؤسسه کارل آر. ووز برای زیست‌شناسی ژنومی در دانشگاه ایلینوی است. این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم و وزارت کشاورزی ایالات متحده حمایت شد.