DNA onthult verrassingen die gevangen zitten in de tanden van ‘Tsavo-menseneter’-leeuwen

Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke ontwikkelingen en meer.

CNN
—

Twee mannetjesleeuwen werden berucht vanwege het terroriseren en opeten van mensen in 1898 tijdens de bouw van een spoorbrug over de Tsavo-rivier in Kenia. Nu heeft een innovatieve genetische analyse van haren die vastzitten in de holtes van hun gebroken tanden nieuwe inzichten onthuld in de prooi waarop de zogenaamde Tsavo-menseneters ooit jaagden.

Het aangrijpende, waargebeurde verhaal van de leeuwen, die ‘s nachts tenten in het kamp binnenvielen en slachtoffers het struikgewas in sleepten, heeft door de jaren heen films en boeken geïnspireerd – en uitgebreid onderzoek gedaan om te begrijpen wat hen ertoe dreef op mensen te jagen.

De leeuwen doodden minstens 28 mensen, waaronder degenen die werkten aan de Kenia-Oegandaspoorlijn, te beginnen in april 1898 voordat burgerlijk ingenieur luitenant-kolonel John Henry Patterson de enorme katten neerschoot. Patterson verkocht vervolgens de overblijfselen van de leeuwen in 1925 aan Chicago’s Field Museum of Natural History, waar ze sindsdien zijn gebleven.

Thomas Gnoske, collectiebeheerder bij het museum, zag voor het eerst duizenden haren die vastzaten in de tanden van de leeuwen toen hij hun schedels in de jaren negentig onderzocht.

Nu zijn Gnoske en zijn collega’s in Kenia, van het Field Museum en de Urbana-Champaign van de Universiteit van Illinois, in staat geweest om afzonderlijke haren en bosjes haar te isoleren die in de tandholten zijn samengedrukt en daaruit DNA te extraheren om de dieren te identificeren waartoe ze behoorden. . Het leeuwenduo reikte verder dan eerder werd gedacht tijdens hun jacht op voedsel, suggereerden de bevindingen.

Het onderzoek verscheen vrijdag in het tijdschrift Huidige biologie. Het team zei ook dat de methode verbanden zou kunnen onthullen tussen levende roofdieren en hun prooi, evenals in exemplaren die honderdduizenden jaren geleden dateren.

“Een belangrijk onderdeel van dit onderzoek was het creëren van een methode om DNA te extraheren en te analyseren uit afzonderlijke haren van prooisoorten gevonden in de tanden van historische museumspecimens,” zegt hoofdonderzoeksauteur Alida de Flamingh, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Illinois Urbana. -Champaign, in een verklaring. “Uit onze analyse bleek dat de historische Tsavo-leeuwen op giraffen, mensen, oryxen, waterbokken, wildebeesten en zebra’s jaagden, en we identificeerden ook haren die afkomstig waren van leeuwen. Deze methode kan op veel manieren worden gebruikt en we hopen dat andere onderzoekers deze zullen toepassen om prooi-DNA van schedels en tanden van andere dieren te bestuderen.

Gnoske en zijn collega en co-auteur Julian Kerbis Peterhans, adjunct-conservator bij het Field Museum en hoogleraar natuurwetenschappen aan de Roosevelt University, bestuderen de leeuwenschedels al tientallen jaren.

Gnoske deed de ontdekking dat beide leeuwen volwassen mannetjes waren, hoewel ze allebei de kenmerkende manen misten die horen bij volwassen mannetjes. Een gebrek aan manen bij volwassen mannetjesleeuwen komt vaak voor en kan optreden op basis van de omgeving en het klimaat waarin de dieren leven, verwondingen die optreden wanneer hun manen zich ontwikkelen en andere factoren, zei hij.

Gnoske en Kerbis Peterhans rapporteerden ook voor het eerst over de beschadigde toestand van de leeuwentanden in 2001, wat mogelijk een gedeeltelijke rol heeft gespeeld in de reden waarom de dieren hun focus verlegden om mensen aan te vallen en op te eten. Eén van de leeuwen heeft mogelijk schade opgelopen door een trap of klap van een buffel of zebra, waardoor hij volgens hun onderzoek niet meer efficiënt op normale prooien kon jagen.

“We kunnen niet beweren dat één enkele oorzaak kan garanderen dat een leeuw in een ‘menseneter’ zal veranderen, maar het is duidelijk dat een verscheidenheid aan oorzaken de waarschijnlijkheid zal vergroten”, schreven ze in de krant. Onderzoek uit januari 2001inclusief een landschap zonder prooien of roofdieren die al een voorliefde voor mensen hebben na het opruimen van lijken.

De leeuwen hadden talloze verwondingen aan hun tanden, waaronder gedeeltelijk gebroken hoektanden, waardoor zich in de loop van de tijd lagen haar van hun prooi konden ophopen.

Voor het nieuwe onderzoek verwijderden Gnoske en Kerbis Peterhans voorzichtig een deel van de haartjes. Het team concentreerde zich op vier kleine individuele haartjes en drie haarklontjes, die allemaal ruim 100 jaar oud waren.

Studiecoauteurs Ogeto Mwebi, een senior onderzoeker bij de Nationale Musea van Kenia, en Nduhiu Gitahi, een onderzoeker aan de Universiteit van Nairobi, voerden een microscopische analyse van de haren uit. Vervolgens leidde de Flamingh een genomisch onderzoek naar de haren met studieco-auteur Ripan S. Malhi, hoogleraar antropologie aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign.

De gecombineerde inspanningen leverden een schat aan gegevens op over de prooien van de leeuwen en over de roofdieren zelf.

De genetische analyse concentreerde zich op mitochondriaal DNA, of mtDNA, dat bij mensen en dieren van de moeder wordt geërfd en kan worden gebruikt om matrilineaire afstammingslijnen te traceren. Haar bewaart mtDNA goed en beschermt het tegen besmetting, zei De Flamingh, en mtDNA is ook overvloediger aanwezig in cellen dan andere soorten DNA.

“We konden zelfs DNA halen uit fragmenten die korter waren dan de nagel van je pink,” zei De Flamingh.

Haren van de leeuwen laten zien dat ze hetzelfde door de moeder overgeërfde mitochondriale genoom deelden, wat eerdere overtuigingen ondersteunt dat de twee mannetjes broers en zussen waren. En leeuwenhaar dat tussen hun tanden zat, suggereert dat de broers nauw met elkaar verbonden waren en elkaar verzorgden, zei Kerbis Peterhans.

De onderzoekers ontdekten verschillende verrassingen toen ze het haar analyseerden van de prooi die de leeuwen aten.

De ontdekking van het DNA van gnoes was onverwacht omdat de dichtstbijzijnde populatie van de dieren in de jaren 1890 minstens 80,5 kilometer verwijderd was – hoewel de leeuwenbroers ongeveer zes maanden uit Tsavo vertrokken voordat ze terugkeerden om het kamp in november 1898 opnieuw aan te vallen.

“Het suggereert dat de Tsavo-leeuwen mogelijk verder hebben gereisd dan eerder werd aangenomen, of dat er in die tijd wildebeesten in de Tsavo-regio aanwezig waren”, zegt de Flamingh.

Met behulp van microscopie werd ook één enkel buffelhaar gevonden, en hoewel buffels de favoriete prooi zijn van moderne Tsavo-leeuwen, verwoestte de virusziekte runderpest eind 19e eeuw de vee- en buffelpopulaties in de Tsavo-regio. De zeer besmettelijke ziekte heeft vee en hun wilde verwanten, waaronder de Kaapse buffel, vrijwel uitgeroeid, zei Kerbis Peterhans.

“Patterson hield tijdens zijn tijd bij Tsavo een handgeschreven dagboek bij”, zegt Kerbis Peterhans. ‘Maar hij heeft nooit in zijn dagboek vermeld dat hij buffels of inheems vee heeft gezien.’

Ondertussen gaan de onderzoekers voorzichtig en respectvol om met het tijdens hun onderzoek blootgelegde menselijke haar, dat ze weigerden te beschrijven of analyseren om afkomst of etniciteit te voorspellen.

“Er kunnen vandaag de dag nog steeds nakomelingen in de regio zijn en om verantwoorde en ethische wetenschap te beoefenen, gebruiken we op de gemeenschap gebaseerde methoden om de menselijke aspecten van het grotere project uit te breiden”, schreven de auteurs in het onderzoek. “De antropologische methoden vereisen discussies met lokale instellingen en groepen over het project en het rapporteren van de gedetailleerde menselijke koloniale geschiedenis van deze geografische regio, wat buiten het bestek van deze huidige studie valt.”

Het team heeft een plan om met de lokale gemeenschap samen te werken om te zien hoe zij verder willen gaan met het bestuderen van de menselijke haren en het traceren van hun genetica, zei Malhi.

De genetische techniek die tijdens het onderzoek is ontwikkeld, zou kunnen worden gebruikt om de inhoud van gebroken tanden van oude carnivoren te bestuderen, waardoor een nieuwe manier wordt geopend om het verleden samen te voegen, zei Malhi.

Love Dalén, hoogleraar evolutionaire genomica aan de Universiteit van Stockholm, beschouwt de techniek als ‘behoorlijk ingenieus’.

“We weten al een tijdje dat het mogelijk is om voedingsinformatie te verkrijgen door DNA te extraheren uit tandplak in oude tanden”, zegt Dalén, die niet bij dit onderzoek betrokken was. “Maar niemand heeft eraan gedacht om in plaats daarvan haren in de tanden van carnivoren te gebruiken als bron voor DNA.”

Er wordt gewerkt aan microscopisch onderzoek om meer individuele haartjes in de tanden van de leeuwen te identificeren.

“In ieder geval in de gepubliceerde literatuur weet ik niet of er ooit individuele leeuwen in de geschiedenis zijn geweest waarbij zo’n diverse en lange lijst van prooisoorten gedocumenteerd is,” zei Gnoske.

Toekomstige analyse van de haarlagen zal het team in staat stellen een gedeeltelijke tijdlijn van het dieet van de leeuwen te reconstrueren en te bepalen wanneer ze op mensen begonnen te jagen.

“Lagen in de lagere delen van de tandholte vertegenwoordigen prooien die eerder in het leven zijn gegeten en de lagen bovenaan de holte zijn van recentelijk opgegeten prooien, ‘zei de Flamingh. “Dit type analyse kan inzicht geven in conflicten tussen mens en leeuw, die nog steeds een impact heeft op veel gemeenschappen in de regio en in het algemeen in Afrika. Als leeuwen bijvoorbeeld beginnen met het jagen op wilde dieren, maar vervolgens huisdieren gaan aanvallen en zich uiteindelijk op mensen richten, kunnen we strategieën en aanbevelingen ontwikkelen om deze risico’s te verminderen.”