Naukowcy przeanalizowali DNA z włosów na zębach niesławnych lwów zjadających ludzi z Tsavo, ujawniając, że zjadały one różnorodne zwierzęta, w tym żyrafy i ludzi.
Analiza wykazała, że lwy były rodzeństwem o składzie genetycznym typowym dla lwów kenijskich i tanzańskich.
Terror w Tsavo
W 1898 roku dwa masywne, pozbawione grzywy samce lwów terroryzowały obozowisko budowniczych mostów nad rzeką Tsavo w Kenii. Te lwy, znane jako niesławni „ludojady” z Tsavo, potajemnie wkraczały nocą do obozu, napadały na namioty i ciągnęły swoje ofiary. Zginęli co najmniej 28 osób, zanim podpułkownik John Henry Patterson, inżynier budownictwa lądowego, zastrzelił je śmiertelnie. W 1925 roku Patterson sprzedał szczątki lwów Field Museum of Natural History w Chicago.
Odkrywanie diety lwów z Tsavo
Niedawno badacze z Field Museum we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Illinois Urbana-Champaign przeprowadzili szczegółową analizę włosów pobranych z złamanych zębów lwów. W badaniu wykorzystano techniki mikroskopowe i genomiczne i zidentyfikowano kilka z nich gatunek stanowiło część diety lwów. Odkrycia te zostały opublikowane w czasopiśmie Aktualna biologia.
Pierwotne odkrycie sierści miało miejsce na początku lat 90. XX wieku, kiedy Thomas Gnoske, kierownik zbiorów w Field Museum, znalazł w magazynie czaszki lwów i zbadał je pod kątem oznak spożycia. Był pierwszym, który ustalił, że byli to w pełni dorosłe, starsze samce – pomimo braku grzywy. Był także pierwszym, który zauważył, że w ciągu całego życia w odsłoniętych jamach uszkodzonych zębów lwów zgromadziły się tysiące połamanych i zbitych włosów.
W 2001 roku Gnoske i Julian Kerbis Peterhans, profesor na Uniwersytecie Roosevelta i zastępca kustosza Field Museum, po raz pierwszy opisali uszkodzony stan zębów, który postawili hipotezę mógł przyczynić się do drapieżnictwa lwów na ludzi oraz do obecności włosów osadzonych w złamanych i częściowo zagojonych zębach. Wstępna analiza niektórych włosów sugeruje, że pochodziły one z elandu, impala, oryksa, jeżozwierza, guźca i zebry.
Zaawansowana analiza genetyczna ujawnia ofiarę
W nowym badaniu Gnoske i Peterhans umożliwili ponowne zbadanie niektórych włosów. Współautorzy Ogeto Mwebi, starszy pracownik naukowy w Muzeach Narodowych Kenii; i Nduhiu Gitahi, badacz z Uniwersytetu w Nairobi, przeprowadzili analizę mikroskopową włosów. Alida de Flaming, badaczka ze stopniem doktora na Uniwersytecie I., przeprowadziła badania genomiczne włosów wraz z profesorem antropologii na Uniwersytecie I. Ripanem S. Malhi. Skoncentrowali się na oddzielnej próbce czterech pojedynczych włosów i trzech kępek włosów pobranych z zębów lwów.
Malhi, de Flamingh i ich współpracownicy opracowują nowe techniki poznawania przeszłości poprzez sekwencjonowanie i analizę starożytnego DNA zachowanego w artefaktach biologicznych. Ich praca we współpracy ze społecznościami tubylczymi dostarczyła wielu wglądów w migracje ludzi oraz przed- i postkolonialną historię obu Ameryk. Pomogli w opracowaniu narzędzi do określania gatunku i pochodzenia geograficznego współczesnych i starożytnych kłów słoni afrykańskich. Poczynili postępy w wyizolowaniu i sekwencjonowaniu DNA z okazów muzealnych oraz prześledzili migrację i historię genomu psów w obu Amerykach.
Przełomy metodologiczne w badaniach DNA
W swojej obecnej pracy de Flamingh najpierw poszukał i odkrył znajome cechy charakterystyczne związanej z wiekiem degradacji w pozostałościach jądrowego DNA we włosach z zębów lwów.
„Aby ustalić autentyczność analizowanej próbki, sprawdzamy, czy DNA ma te wzorce, które zwykle występują w starożytnym DNA” – powiedziała.
Po potwierdzeniu autentyczności próbek de Flamingh skupił się na mitochondrialnym DNA. U ludzi i innych zwierząt genom mitochondrialny jest dziedziczony od matki i można go wykorzystać do śledzenia linii matrylinearnych w czasie.
Naukowcy twierdzą, że skupienie się na mtDNA we włosach ma kilka zalet. Poprzednie badania wykazały, że struktura włosa chroni mtDNA przed zanieczyszczeniami zewnętrznymi. MtDNA występuje również w komórkach znacznie częściej niż DNA jądrowy.
„A ponieważ genom mitochondrialny jest znacznie mniejszy niż genom jądrowy, łatwiej jest go zrekonstruować u potencjalnych gatunków ofiar” – powiedział de Flamingh.
Kompleksowa analiza i zaskakujące wnioski
Zespół zbudował bazę danych zawierającą profile mtDNA gatunków potencjalnych ofiar. Tę referencyjną bazę danych porównano z profilami mtDNA uzyskanymi z włosów. Naukowcy wzięli pod uwagę gatunki sugerowane we wcześniejszej analizie oraz te, o których wiadomo, że występowały w Tsavo w czasach, gdy żyły lwy.
Naukowcy opracowali także metody ekstrakcji i analizy mtDNA z fragmentów włosów.
„Udało nam się nawet uzyskać DNA z fragmentów krótszych niż paznokieć małego palca” – powiedział de Flamingh.
„Tradycyjnie, gdy ludzie chcą pobrać DNA z włosów, skupiają się na mieszku włosowym, który będzie zawierał dużo jądrowego DNA” – powiedział Malhi. „Ale były to fragmenty łodyg włosów, które miały ponad 100 lat”.
Dzięki tym wysiłkom uzyskaliśmy skarbnicę informacji.
„Analiza DNA włosów pozwoliła zidentyfikować żyrafę, człowieka, oryksa, kozła wodnego, gnu i zebrę jako ofiary, a także zidentyfikowała włosy lwów” – podają naukowcy.
Odkryto, że lwy mają ten sam odziedziczony po matce genom mitochondrialny, co potwierdza wczesne doniesienia mówiące, że są rodzeństwem. Ich mtDNA również było zgodne z pochodzeniem z Kenii lub Tanzanii.
Zespół odkrył, że lwy pożarły co najmniej dwie żyrafy oraz zebrę, która prawdopodobnie pochodziła z regionu Tsavo.
Odkrycie mtDNA gnu było zaskakujące, ponieważ najbliższa populacja gnu pod koniec lat 90. XIX wieku znajdowała się w odległości około 80 km – twierdzą naukowcy. Z raportów historycznych wynika jednak, że lwy opuściły region Tsavo na około sześć miesięcy, po czym wznowiły szał na obozie budowniczych mostów.
Brak DNA bawolego i obecność tylko jednego włosa bawolego – zidentyfikowanego za pomocą mikroskopu – była zaskakująca, stwierdził de Flamingh. „Wiemy z tego, co jedzą dziś lwy w Tsavo, że preferowaną ofiarą jest bawół” – powiedziała.
Kontekst historyczny i względy etyczne
„Podczas pobytu w Tsavo pułkownik Patterson prowadził odręczny dziennik terenowy” – powiedziała Kerbis Peterhans. „Ale nigdy nie odnotował w swoim dzienniku widoku bawołów ani miejscowego bydła”.
Kerbis Peterhans powiedział, że w tym czasie populacje bydła i bawołów w tej części Afryki zostały zniszczone przez księgosusz, wysoce zaraźliwą chorobę wirusową, która została przywieziona do Afryki z Indii na początku lat osiemdziesiątych XIX wieku.
„To prawie zniszczyło bydło i jego dzikich krewnych, w tym bawoły przylądkowe” – powiedział.
Mitogenom ludzkiego włosa ma szerokie rozmieszczenie geograficzne, dlatego naukowcy odmówili jego dalszego opisu lub analizy na potrzeby obecnego badania.
„Potomkowie mogą nadal istnieć w regionie, a aby uprawiać odpowiedzialną i etyczną naukę, korzystamy z metod opartych na społeczności, aby rozszerzyć ludzkie aspekty większego projektu” – napisali.
Wnioski i kierunki na przyszłość
Nowe odkrycia stanowią istotne rozszerzenie rodzaju danych, które można wyodrębnić z czaszek i włosów z przeszłości – twierdzą naukowcy.
„Teraz wiemy, że możemy zrekonstruować pełne genomy mitochondrialne z pojedynczych fragmentów włosów lwów, które mają ponad 100 lat” – powiedział de Flamingh.
Naukowcy twierdzą, że w zębach lwów tkwiły tysiące włosów, które zagęszczały się przez lata. Dalsze analizy pozwolą naukowcom przynajmniej częściowo zrekonstruować dietę lwów na przestrzeni czasu i być może określić, kiedy zaczął się ich zwyczaj żerowania na ludziach.
Więcej informacji na temat tych badań można znaleźć w artykule Genomic Detektywi odkrywają ludzką ofiarę w śmiertelnej diecie niesławnych lwów Tsavo.
Odniesienie: „Zagęszczone włosy w połamanych zębach ujawniają dietetyczną ofiarę historycznych lwów” Alida de Flamingh, Thomas P. Gnoske, Julian C. Kerbis Peterhans, Velizar A. Simeonovski, Nduhiu Gitahi, Ogeto Mwebi, Bernard R. Agwanda, Julian M. Catchen, Alfred L. Roca i Ripan S. Malhi, 11 października 2024 r., Current Biology.
DOI: 10.1016/j.cub.2024.09.029
Malhi jest także filią Instytutu Biologii Genomicznej Carla R. Woese’a na Uniwersytecie I.
Badania te wsparły Narodowa Fundacja Nauki i Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych.
