北米とユーラシア大陸で発見された馬の化石から採取された古代のDNAを調査した結果、両大陸の馬の集団は、ベーリング・ランド・ブリッジを介して、何十万年もの間、何度も行き来し、交配しながらつながっていたことが明らかになった。今回の発見は、最終氷期の終わりに北米で絶滅した馬と、最終的にユーラシア大陸で家畜化され、その後ヨーロッパ人によって北米に再導入された馬との間に、遺伝的連続性があることを示している。
この研究は、2021年5月10日に「Molecular Ecology」のオンライン版に掲載された。この論文は、「古代馬のゲノム解析により、ベーリング・ランド・ブリッジを越えた分散の時期と範囲が判明（Ancient Horse Genomes Reveal the Timing and Extent of Dispersals Across The Bering Land Bridge）」と題されている。
カリフォルニア大学サンタクルーズ校の生態学・進化生物学教授で、ハワード・ヒューズ医学研究所の研究員でもあるBeth Shapiro博士は、「この論文の結果は、氷河期にアジアと北米の間でDNAが容易に流れていたことを示しており、北半球の馬の個体群の間で物理的および進化的なつながりが維持されていたことを意味している。本研究では、氷河期に巨大な氷床が形成された更新世において、大陸間で大型動物が移動するための生態系回廊としてのベーリング海陸橋の重要性が明らかになった。海面が劇的に低下したことで、ロシアのレナ川からカナダのマッケンジー川までのベーリング海と呼ばれる広大な陸地が出現し、そこには馬、マンモス、バイソンなどの更新世の動物が生息する広大な草原が広がっていた。古生物学者は、北米で馬が進化し、多様化したことを古くから知っていた。しかし、約100万年前にベーリング海橋を渡ってユーラシア大陸に分散したカバリン系の馬（家馬を含む）が、北米に残っていた馬と遺伝的に異なるようになった。今回の研究では、分裂後、馬が大陸間を行き来して交配した時期が少なくとも2回あり、その結果、北米の馬のゲノムがユーラシア大陸のDNAの断片を獲得したり、逆にユーラシア大陸の馬のゲノムがユーラシア大陸のDNAの断片を獲得したりしたことがわかった。」と述べた。
カリフォルニア大学サンタクルーズ校のシャピロ博士の古ゲノミクス研究室に所属するポスドクのアリサ・ベルシニーナ博士は、「今回の研究は、両大陸にまたがる古代馬の集団の遺伝学を包括的に調べた初めての成果だ。ミトコンドリアゲノムと核ゲノムのデータから、馬は大陸間で分散していただけでなく、交配して遺伝子を交換していたことが分かった」と述べた。
母親からのみ受け継ぐミトコンドリアDNAは、一定の割合で変異が蓄積されるため、進化関係の研究に有用だ。また、小さなゲノムであり、すべての細胞に多数のコピーが存在するため、化石からの復元も容易である。一方、染色体が担う核ゲノムは、より豊富な進化の情報源である。
研究チームは、ユーラシア大陸と北米で発見された古代馬のミトコンドリアゲノムを新たに78種類解読した。これらのゲノムと、これまでに発表された112種類のミトコンドリアゲノムを組み合わせて、系統樹を再構築した。各ゲノムの位置とおおよその年代がわかれば、古代馬の異なる系統の動きを追跡することができる。
「ユーラシア大陸の馬の系統が北アメリカで見つかったり、その逆があったりして、大陸を越えた移動があったことが示唆された。日付入りのミトコンドリア・ゲノムを使えば、そのような場所の移動がいつ起こったのかがわかる」とVershinina博士は説明する。
分析の結果、大陸間の移動には2つの時期があり、いずれもベーリング・ランド・ブリッジが開通していたであろう時期と一致していた。2つの系統が分岐した直後の中期更新世では、ほとんどが東から西への移動であった。後期更新世の2回目の期間では、両方の方向に移動したが、ほとんどが西から東への移動であった。研究者らは、いくつかの期間ではサンプリングが限られていたため、データは他の分散イベントを捉えきれていない可能性があると述べている。
また、カナダのユーコン準州で発見された保存状態の良い馬の化石から、新たに2つの核ゲノムの配列を決定した。これにより、ユーラシア大陸と北米大陸の集団間の遺伝子の流れを定量化することができた。
共同執筆者であるアメリカ自然史博物館の古生物学者、ロス・マクフィー博士は、「これまでの一般的な見解では、馬はアジアに入った途端に別の種に分化したと考えられていたが、今回の結果は、集団間に連続性があったことを示している。共同執筆者であるアメリカ自然史博物館の古生物学者、ロス・マクフィー博士は、「彼らは自由に交配することができ、その結果が分断された両岸の化石のゲノムに現れているのだ」と述べている。
今回の発見は、ヨーロッパ人によって持ち込まれた家畜の子孫である米国の野生馬の管理をめぐる論争に拍車をかけることになりそうだ。多くの人が野生馬を外来種と見なしている一方で、野生馬を北米固有の動物相の一部と見なしている人もいる。
Vershinina博士は、「馬は長い間、北米に生息しており、生態学的なニッチを占めていた。約1万1千年前に絶滅したが、進化論的には大した時間ではない。現在の野生の北米馬は、侵略的ではなく、再導入されたと考えられる」。
共同執筆者であるユーコン政府の古生物学者、Grant Zazula博士は、今回の発見は、北米から馬が消えた理由についての疑問を再検討するのに役立つと述べている。「絶滅というよりも、地域的な個体数の減少であった」と彼は言う。「理由はまだわかっていないが、最終氷期の終わりには北米の環境が劇的に変化していたことがわかる。もし馬がアジアに渡っていなかったら、世界的に馬がいなくなっていたかもしれない」。
このプロジェクトは、複数の研究機関の研究者が協力して、ユーラシア大陸と北米大陸の広範囲にわたる古代馬の化石からDNAを採取するという、大規模な国際共同研究だった。共同執筆者には、フランスのトゥールーズ大学、ノルウェーの北極大学をはじめ、米国、カナダ、スウェーデン、デンマーク、ドイツ、ロシア、中国の研究機関の研究者が名を連ねている。本研究は、米国国立科学財団、ゴードン＆ベティ・ムーア財団、米国野生馬キャンペーンの支援を受けて実施された。
