DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34298-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41507282
تاريخ النشر: 2026-01-08
المؤلف: Barbara Bujalska وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات التطور وعلم الحفريات
نظرة عامة
تبحث الدراسة في الأنماط الجغرافية القديمة للفئران الصغيرة في أوروبا، متحدية الفرضية السائدة التي تفيد بأن العديد من الأنواع من السهول والتندرا انتقلت من آسيا الوسطى إلى أوروبا خلال فترات الجليد في العصر الجليدي. تركز الدراسة بشكل خاص على تباين الفأر الأوروبي ذو الرأس الضيق (Stenocranius anglicus)، الذي انفصل عن أقاربه الآسيويين منذ أكثر من 200,000 عام، مما يشير إلى بقائه في ملاذات أوروبية خلال فترة التداخل الإيماني.
لاستكشاف ما إذا كان هذا التباين شذوذًا أو مؤشرًا على اتجاه أوسع، قام المؤلفون بتحليل الجينومات الميتوكوندرية من 33 عينة من بقايا الفئران الصغيرة من العصر الجليدي المتأخر والهولوسين، التي تم التعرف عليها مورفولوجيًا على أنها فئران قزمة رمادية (Nothocricetulus migratorius)، عبر وسط وغرب أوروبا، والبلقان، والأناضول. من المدهش أن 16 عينة من العصر الجليدي المتأخر من وسط أوروبا تم تصنيفها على أنها فئران ذات أقدام شعرية (Cricetiscus sungorus)، وهي نوع محدود حاليًا في شمال كازاخستان وجنوب روسيا، بينما تم تأكيد 17 عينة من البلقان والأناضول على أنها فئران قزمة رمادية. ومن الجدير بالذكر أن كلا المجموعتين من عينات العصر الجليدي المتأخر شكلت فروعًا شقيقة للسكان المعاصرين، مما يشير إلى أوقات تباين حديثة نسبيًا.
مقدمة
في العصر الجليدي المتأخر، وسعت أنواع مختلفة من الثدييات، بما في ذلك الأنواع الكبيرة والصغيرة، نطاقاتها من آسيا إلى أوروبا، على الأرجح مدفوعة بالتغيرات المناخية التي فضلت بيئات التندرا والسهول التندرا خلال الفترات الأكثر برودة. تشمل الأنواع البارزة المعنية في هذا التوسع الأنتيلوب السايغا (Saiga tatarica)، والدول (Cuon alpinus)، والعديد من القوارض الصغيرة مثل الفأر الرمادي القيرغيزي (Microtus ilaeus) والفأر ذو الرأس الضيق (Stenocranius gregalis). كان الأخير، الذي يسكن حاليًا في آسيا الوسطى وشمال سيبيريا، شائعًا في مجتمعات القوارض عبر وسط وغرب أوروبا خلال العصر الجليدي المتأخر.
تشير التحليلات الجينية الحديثة للحمض النووي الميتوكوندري من الفئران ذات الرأس الضيق من العصر الجليدي المتأخر إلى أنها انفصلت عن نظرائها الآسيويين منذ أكثر من 200,000 عام، مما أدى إلى تحديد نوع متميز، Stenocranius anglicus. تكشف هذه الأدلة الجينية عن تقسيم صارم للخطوط الميتوكوندرية بين أوروبا وآسيا، مما يشير إلى العزلة الطويلة وبقاء السكان الأوروبيين، خاصة خلال الفترة البينية الإيمانية. تتحدى هذه النتائج نموذج الانكماش والتوسع التقليدي لتاريخ الجغرافيا الحيوية، مما يشير إلى أن ديناميات الأنواع السهول خلال العصر الجليدي المتأخر قد تكون أكثر تعقيدًا مما كان يُفهم سابقًا. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف أنماط مماثلة في أنواع أخرى قابلة للمقارنة بيئيًا، مثل الفئران الصغيرة الآسيوية من الأجناس Nothocricetulus وAllocricetus وCricetiscus.
النتائج
في هذه الدراسة، نجح الباحثون في إعادة بناء جينومات ميتوكوندرية جزئية من 33 عينة من بقايا الفئران الصغيرة من العصر الجليدي المتأخر والهولوسين التي تم جمعها من 20 موقعًا باليوأنثروبولوجي عبر وسط وشرق أوروبا، إلى جانب ثلاثة فئران حديثة ذات أقدام شعرية (Cricetulus sungorus). أظهرت الجينومات المجمعة تغطية متوسطة تتراوح من 3× إلى 1076×، مع وسيلة قدرها 144×، وتفاوتت نسبة التسلسلات المستعادة من 0.5 إلى 1، مما أسفر عن وسيلة قدرها 0.88. من الجدير بالذكر أن جميع العينات القديمة أظهرت زيادة في التحلل عند أطراف جزيئات الحمض النووي، وهي علامة على تدهور الحمض النووي القديم.
أكد التحليل النشوي لعائلة Cricetidae، بناءً على الجينومات الميتوكوندرية المعاد بناؤها، النتائج السابقة المستمدة من cytochrome b للحمض النووي الميتوكوندري والجينومات الميتوكوندرية الكاملة. تجمعت العينات من العصر الجليدي المتأخر مع الفأر القزم الرمادي (Microtus migratorius) والفأر ذو الأقدام الشعرية (C. sungorus)، مما يكشف عن توزيع غير عشوائي: كانت الفئران القزمة الرمادية موجودة حصريًا في البلقان، بينما كانت الفئران ذات الأقدام الشعرية محصورة في وسط وغرب أوروبا. لتوضيح العلاقات التطورية بين فئران العصر الجليدي المتأخر الأوروبية والسكان الآسيويين المعاصرين، تم إعادة بناء شجرات النسب المعايرة لكل نوع باستخدام برنامج BEAST 1.10.5.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في التاريخ التطوري لنوعين من الفئران الصغيرة، الفأر ذو الأقدام الشعرية (*Cricetulus sungorus*) والفأر القزم الرمادي (*Nannospalax migratorius*)، خلال العصر الجليدي المتأخر في أوروبا من خلال تحليل الحمض النووي الميتوكوندري. كشف التحليل النشوي أن *C. sungorus* و *N. migratorius* انفصلت منذ حوالي 85,000 عام، مع ظهور الأول بفروع متميزة تلاقت حول 16,000 عام مضت. من الجدير بالذكر أن العينات القديمة من *C. sungorus* كانت أكبر من حيث تنوع حجم الأسنان مقارنة بالسكان المعاصرين، مما يشير إلى زيادة في الحجم تحت الظروف الجليدية، وهو ما يتماشى مع الأنماط الملاحظة في أنواع أخرى من القوارض.
تشير النتائج إلى أن كلا النوعين تواجدوا في أوروبا خلال العصر الجليدي المتأخر، حيث كان *C. sungorus* يسكن بشكل أساسي وسط وغرب أوروبا و *N. migratorius* موجود في البلقان. يتوافق توزيع هذه الأنواع مع تفضيلاتها البيئية، حيث يُعتبر *C. sungorus* متخصصًا في السهول الباردة. تبرز الدراسة أيضًا التحديات في تعيين الأنواع بناءً على الخصائص المورفولوجية، حيث تم الطعن في التصنيفات السابقة بناءً على مورفولوجيا الأسنان. تشير شجرات النسب المعايرة إلى نمط من التوسع السكاني المتكرر بدلاً من الاستمرارية الطويلة، مما يتناقض مع التاريخ التطوري للفأر ذو الرأس الضيق، الذي يشغل نفس الفئة البيئية. بشكل عام، تعزز هذه الأبحاث فهمنا للجغرافيا الحيوية والديناميات التطورية للثدييات الصغيرة استجابةً للتغيرات المناخية خلال العصر الجليدي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34298-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41507282
Publication Date: 2026-01-08
Author(s): Barbara Bujalska et al.
Primary Topic: Evolution and Paleontology Studies
Overview
The research investigates the paleobiogeographic patterns of small hamsters in Europe, challenging the prevailing hypothesis that many steppe and tundrasteppe taxa migrated from Central Asia to Europe during the Pleistocene glacial periods. Specifically, the study focuses on the divergence of the European narrow-headed vole (Stenocranius anglicus), which separated from its Asiatic relatives over 200,000 years ago, suggesting its survival in European refugia during the Eemian interglacial period.
To explore whether this divergence is an anomaly or indicative of a broader trend, the authors analyzed mitochondrial genomes from 33 Late Pleistocene and Holocene small hamster remains, morphologically identified as grey dwarf hamsters (Nothocricetulus migratorius), across Central and Western Europe, the Balkans, and Anatolia. Surprisingly, 16 Late Pleistocene samples from Central Europe were classified as hairy-footed hamsters (Cricetiscus sungorus), a species currently limited to northern Kazakhstan and southern Russia, while 17 samples from the Balkans and Anatolia were confirmed as grey dwarf hamsters. Notably, both groups of Late Pleistocene samples formed clades that are sister to modern populations, indicating relatively recent divergence times.
Introduction
In the Late Pleistocene, various mammalian species, including both large and small taxa, expanded their ranges from Asia into Europe, likely driven by climatic shifts that favored tundra and steppe-tundra environments during colder periods. Notable species involved in this expansion include the saiga antelope (Saiga tatarica), dhole (Cuon alpinus), and several small rodents such as the Kyrgyz grey vole (Microtus ilaeus) and the narrow-headed vole (Stenocranius gregalis). The latter, which currently inhabits Central Asia and northern Siberia, was once prevalent in rodent communities across Central and Western Europe during the Late Pleistocene.
Recent genetic analyses of mitochondrial DNA from Late Pleistocene narrow-headed voles indicate that they diverged from their Asiatic counterparts over 200,000 years ago, leading to the identification of a distinct species, Stenocranius anglicus. This genetic evidence reveals a strict partitioning of mitochondrial lineages between Europe and Asia, suggesting prolonged isolation and survival of European populations, particularly during the Eemian Interglacial. These findings challenge the traditional contraction-expansion model of biogeographic history, indicating that the dynamics of steppe species during the Late Pleistocene may have been more intricate than previously understood. Further research is warranted to explore similar patterns in other ecologically comparable species, such as the Asiatic small hamsters from the genera Nothocricetulus, Allocricetus, and Cricetiscus.
Results
In this study, researchers successfully reconstructed partial mitochondrial genomes from 33 Late Pleistocene and Holocene small hamster remains collected from 20 paleontological sites across Central and Eastern Europe, alongside three modern hairy-footed hamsters (Cricetulus sungorus). The assembled mitogenomes exhibited a mean coverage ranging from 3× to 1076×, with a median of 144×, and the fraction of recovered sequences varied from 0.5 to 1, yielding a median of 0.88. Notably, all ancient samples displayed increased deamination at the ends of the DNA molecules, a hallmark of ancient DNA degradation.
Phylogenetic analysis of the Cricetidae family, based on the reconstructed mitochondrial genomes, corroborated previous findings derived from mtDNA cytochrome b and complete mitochondrial genomes. The Late Pleistocene specimens clustered with the grey dwarf hamster (Microtus migratorius) and the hairy-footed hamster (C. sungorus), revealing a non-random distribution: grey dwarf hamsters were exclusively found in the Balkans, while hairy-footed hamsters were confined to Central and Western Europe. To further elucidate the evolutionary relationships between European Late Pleistocene hamsters and contemporary Asiatic populations, calibrated phylogenies for each species were reconstructed using BEAST 1.10.5 software.
Discussion
In this study, the evolutionary history of two small hamster species, the hairy-footed hamster (*Cricetulus sungorus*) and the grey dwarf hamster (*Nannospalax migratorius*), during the Late Pleistocene in Europe was investigated through mitochondrial DNA analysis. The phylogenetic analysis revealed that *C. sungorus* and *N. migratorius* diverged approximately 85,000 years ago, with the former exhibiting distinct clades that coalesced around 16,000 years ago. Notably, the ancient samples of *C. sungorus* were found to exceed the dental size variation of modern populations, suggesting a size increase under glacial conditions, which aligns with patterns observed in other arvicolid species.
The findings indicate that both species coexisted in Europe during the Late Pleistocene, with *C. sungorus* primarily inhabiting Central and Western Europe and *N. migratorius* found in the Balkans. The distribution of these species corresponds to their ecological preferences, with *C. sungorus* being a cold-steppe specialist. The study also highlights the challenges in species assignment based on morphological traits, as previous classifications based on tooth morphology have been contested. The calibrated phylogenies suggest a pattern of repeated population expansions rather than long-term continuity, contrasting with the evolutionary history of the narrow-headed vole, which occupies a similar ecological niche. Overall, this research enhances our understanding of the biogeography and evolutionary dynamics of small mammals in response to climatic changes during the Pleistocene.