На основе анализа митохондриальной ДНК впервые проведена реконструкция эволюционной истории копытных леммингов на территории Северной Евразии. Определено происхождение пяти митохондриальных линий рода Dicrostonyx, которые сменяли друг друга в Европе и Западной России. Выяснено, что современные копытные лемминги представляют собой небольшую часть генетического разнообразия, которое существовало в позднем плейстоцене. Реконструированы неоднократные вымирания и повторные заселения обширных территорий в течение последних 50 тыс. лет
Всего в анализ включены челюсти и зубы 621 особи копытных леммингов с территории Евразии и западной Канады, охватывающих временной диапазон 50 тыс. лет – современность. Такое масштабное палеогенетическое исследование проведено впервые. Было определено происхождение пяти митохондриальных линий копытного лемминга, которые сменяли друг друга в Европе и западной части России (рис. 1). Установлены повторные вымирания населения и реколонизации, скорее всего, из восточной части России, в течение последних 50 тыс. лет. Все образцы из голоценового ареала вида принадлежали только одной из пяти митохондриальных линий. Таким образом, дошедшие до нас популяции копытных леммингов представляют собой небольшую часть генетического разнообразия, которое существовало в течение позднего плейстоцена.
Рисунок 1 – Филогенетические связи современных и ископаемых копытных леммингов (Dicrostonyx torquatus) по митохондриальной ДНК (цитохром б). Форма и штриховка символов отражают географическое положение и геологический возраст каждого образца. Гистограмма внизу показывает количество образцов, имеющих радиоуглеродные датировки
В отличие от ситуации, наблюдаемой в Европе и Западной России, в восточной части ареала не наблюдается разделения линий копытных леммингов во времени. Хотя все современные гаплотипы из Восточной России филогенетически помещены вместе со современными гаплотипоми в пределах клона EA5, их филогенетическое размещение позднего плейстоцена последовательностей не соответствуют их возрасту. Это означает, что Восточная Россия была населена из источника, основатели которого повторно заселили Западную Россию и Европу после каждого из выявленных вымираний. Анализы показывают, что филогенетически современные мтДНК клады разошлись гораздо позже, чем считалось ранее, в течение последних 20 тыс. лет, и каждая из клад объединилась в течение последних 10 тыс. лет.
Таким образом, полученный филогеографический рисунок может быть следствием сокращения численности населения и изоляции в периоды потепления в конце последнего ледникового периода. Эта гипотеза согласуется с наблюдаемыми изменениями в распределении частот зубных морфотипов (Смирнов, Федоров, 2003), которые также произошли в это время. Неоднократные замены генетического разнообразия леммингов во времени на значительной части ареала согласуются с гипотезой о том, что экологические изменения в этот период времени имели значительное влияние на динамику холодоадаптированных мелких млекопитающих.