Musth, saat kadar testosteron tinggi dan agresivitas gajah jantan terkait dengan reproduksi, kini telah diidentifikasi dalam gading mammoth berbulu. Hebatnya, ini adalah pertama kalinya hormon yang ada atau yang sudah punah terlihat. Dan itu membuka bidang paleontologi baru yang menarik yang oleh tim di balik penemuan itu dijuluki “endokrinologi fosil” – studi tentang hormon pada spesies purba.

Sebuah makalah yang diterbitkan Rabu di jurnal Nature menjelaskan pekerjaan ini, di mana tim ilmuwan internasional mempelajari gajah Afrika dan gading mammoth berbulu. Gajah dan woolly mammoth berkerabat dekat, dan keduanya termasuk dalam kelompok hewan yang dikenal sebagai belalai.

Tes taring

Michael Cherny adalah penulis utama dan mitra penelitian di Museum Paleontologi Universitas Michigan. Dia mengatakan timnya memulai dengan menguji gading gajah. “Kami ingin memulai dengan sesuatu yang menawarkan peluang terbaik untuk pemulihan data, karena kami tidak tahu kami akan melihatnya,” kata Cherny kepada Ars dalam wawancara video. Tidak ada yang tahu pasti apakah tanda hormonal ada di gading gajah modern sebelum penelitian ini dilakukan, tetapi tim dapat mengidentifikasi testosteron di dalam gading.

Setelah peneliti mengidentifikasi hormon pada gading gajah, mereka dapat membandingkannya dengan tanda hormonal, jika ada, pada belalai yang telah punah.

Dia menggambarkan pencarian musth sebagai “buah gantung karena kami memiliki jantan [woolly] Taring mammoth ada di tangan kita. Kami menemukan bahwa testosteron memberikan tampilan yang benar-benar bersih pada gading gajah modern.” Sebaliknya, mereka tidak dapat menguji hormon wanita untuk tes “kehamilan, misalnya”, karena mereka tidak memiliki gading gajah betina modern untuk perbandingan.

Fosil yang terawetkan dengan sangat baik adalah tempat yang baik untuk memulai. Mammoth berbulu di wilayah Kutub Utara seperti Siberia dan Pulau Wrangel di lepas pantai Rusia (tempat ditemukannya gading yang mereka sampel) lebih terawetkan daripada sisa-sisa hewan Pleistosen lainnya seperti mastodon, hewan mirip gajah lainnya.

Waktu yang tepat untuk kawin

Tim menemukan peningkatan testosteron serupa yang dicatat selama tahun-tahun dewasa gajah Afrika jantan dan gading woolly mammoth jantan, konsisten dengan yang terjadi selama ibadah. Benjolan ini tidak ada pada tahun-tahun prapubertas pada mammoth berbulu jantan yang sama, bukti yang mendukung tidak adanya musth pada tahun-tahun sebelum kematangan seksual, dan sama sekali tidak ada pada mammoth berbulu betina.

Tingkat total testosteron lebih rendah pada kedua sampel mammoth daripada pada gajah, sesuatu yang dihipotesiskan oleh tim mungkin karena keterbatasan konservasi. Namun, fakta bahwa hormon-hormon itu terawetkan sungguh menakjubkan setelah ribuan tahun (lebih dari 33.000 tahun untuk woolly mammoth jantan).

Mengingat kedekatan mereka dengan gajah Asia, apakah mengejutkan jika musth ditemukan?

“Tidak mengherankan jika woolly mammoth punya masalah,” aku Cherny. “Apa Dia adalah Anehnya, kita bisa melihatnya. Dan yang paling kuat adalah kemampuan untuk tidak hanya mengetahui bahwa mereka terkena musth, tetapi juga untuk mengetahui kapan mereka membutuhkan musth. Kita dapat melihat berapa usia mereka, kita dapat melihat seberapa seringnya, dan melihat seberapa kuat peningkatan testosteron dibandingkan dengan, katakanlah, di antara periode. “

Banyak hal yang bisa kita kaitkan dengan kadar hormon, karena gading belalai merekam kehidupan hewan ini. Episode-episodenya mencatat hari dan tahun pertumbuhan, misalnya, musim-musim di mana dia mengalami kelaparan atau kelimpahan, dari kelahiran hingga kematiannya. Jadi, jika lebih banyak informasi dapat diungkap, seperti hormon tambahan, ini membuka jendela baru ke dalam kehidupan spesies yang telah punah.

Lacak hormon

Bagaimana cara Anda melacak satu hormon dalam campuran kompleks bahan kimia yang ditemukan pada gigi taring? Tim mengandalkan teknologi yang disebut kromatografi cair-spektrometri massa (LC-MS/MS). “Kami memulai dengan metode yang digunakan orang lain untuk mengekstraksi hormon dari rambut, tetapi kami telah memodifikasinya,” kata Cherny. “Kemudian kami menggunakan metode mengisolasi hormon dari sampel serum, dan mengubahnya sedikit.”

LC-MS/MS melibatkan proses dua langkah. Langkah pertama, kromatografi cair, memisahkan partikel berdasarkan seberapa baik mereka larut dalam campuran pelarut. Bagian yang berbeda dari pelarut mengandung subset dari seluruh campuran molekul awalnya hadir. Fraksi ini kemudian dapat dipisahkan lebih lanjut dengan langkah selanjutnya, spektroskopi massa.

Seperti namanya, spektroskopi massa melibatkan identifikasi molekul berdasarkan massanya. Molekul-molekul pertama-tama dipecah menjadi fragmen-fragmen, dan kemudian fragmen-fragmen itu disebarkan berdasarkan massanya sehingga setiap molekul menciptakan “sidik jari” yang berbeda dari fragmen-fragmen tersebut.

Cherny mengatakan pendekatan ini menawarkan beberapa keuntungan saat mengidentifikasi molekul mana yang ada. “Salah satunya sangat akurat,” katanya kepada Ars. “Hal lainnya adalah sulit untuk ditipu. Dan yang lainnya adalah kita dapat melihat beberapa hal sekaligus.”

Itu pasti bekerja dengan baik di sini. Rekan penulis Richard Ochos adalah Profesor Kedokteran Terjemahan, Farmakologi, dan Penyakit Dalam di University of Michigan. “Sangat jarang dalam karir ilmiah saya ketika saya baru saja menerima sepotong data,” katanya. Ketika Mike [Cherney] Tunjukkan pada saya hasil gajah, hitam putih apa yang terjadi. Saya tidak pernah berpikir kita akan dapat melihat testosteron berubah begitu jelas.”

Di luar testosteron

Studi ini “sangat menarik” bagi Chase LaDue, seorang postdoctoral fellow dalam perilaku hewan di Oklahoma City Zoo yang tidak terlibat dalam penelitian tetapi terlibat. pelajaran musti pada gajah saat ini. Di luar hasil, Ladio merasa teknik yang dikembangkan di sini dapat memiliki berbagai penerapan. “Saya juga senang melihat alat ini diterapkan untuk mengungkap rahasia tentang aspek lain dari kehidupan bekantan yang telah punah (misalnya, siklus reproduksi wanita, termasuk pola reproduksi dan penuaan reproduksi),” tulisnya. “[It] Ini memberikan kemungkinan untuk mempelajari efek perubahan lingkungan (termasuk pengaruh manusia) pada sejarah hidup dan fisiologi gajah yang sudah punah dan yang masih hidup.”

Studi tentang gading woolly mammoth dan pertanyaan yang mungkin dijawabnya, bagi Cherni, “lebih kuat dalam banyak hal”. Mampu menentukan kehamilan dan periode kelahiran secara definitif akan memberikan wawasan mendalam tentang dinamika populasi dan dapat membantu memberikan lebih banyak petunjuk mengenai kepunahan mereka pada akhirnya. “Jika kita bisa mendapatkan betis jarak dari log anjing, itu akan sangat kuat,” lanjut Cherny. “Ini adalah alat yang dapat kita gunakan untuk menilai apa yang terjadi ketika suatu populasi baik-baik saja dan apa yang terjadi ketika suatu populasi tidak baik-baik saja. Dan kita tahu, ketika mereka mati, mereka tidak baik-baik saja.”

Rekan penulis Adam Rountree menjelaskan bahwa gajah jantan mengalami pengalaman yang berbeda di lingkungan yang berbeda. Jika sumber daya berlimpah sepanjang tahun, pejantan dapat mengalami kesialan kapan saja, dan reproduksi pada kelompok gajah ini dapat terjadi sepanjang tahun. Ini tidak terjadi di lingkungan di mana sumber daya hanya berlimpah selama musim tertentu. Di lingkungan tersebut, pejantan cenderung mengalami perkembangbiakan (dan betina cenderung hamil) ketika sumber daya berlimpah.

“ke [woolly] Mamut [in Siberia and on Wrangel Island]Dia berkata, “Ini adalah lingkungan yang sangat musiman. Kita berbicara tentang garis lintang Arktik di mana tanaman hanya tumbuh selama beberapa bulan dalam setahun. Saya pikir, mengingat kita sudah melihat musth di mammoth Arktik, kemungkinan banyak mammoth jantan mammoth mulai dewasa.” Mereka memasuki dysbiosis sekitar waktu yang sama.”

Pecinta Dan pejuang

Jika mammoth berbulu Arktik jantan mengalami penganiayaan dengan cara yang mirip dengan gajah saat ini, bukankah seharusnya kita melihat lebih banyak bukti agresi woolly mammoth? Luka pertempuran mastodon jantan terkenal di Amerika Utara, tetapi luka yang sama ini jarang terlihat pada fosil mammoth berbulu.

Karena bentuk taringnya, mastodon tempur (seperti dua mammut pacificus ditampilkan di sini) mengakibatkan cedera rahang yang khas.

Brian Ing dan Pusat Sains Barat.

Cherny setuju bahwa sebagian besar bukti yang kami miliki tentang pertempuran belalai “berasal dari mastodon,” mencatat bahwa rekan penulis Daniel Fisher telah melakukan pekerjaan penting. sebuah pekerjaan tentang subjek ini. “Kami memiliki setidaknya dua contoh yang sangat jelas tentang itu.” Namun, saat ini, tidak diketahui apakah mastodon bersifat ketuban atau apakah gigi taringnya menyimpan hormon.

Rowntree menawarkan penjelasan yang mungkin. “Pada mastodon,” katanya, “taringnya diorientasikan sedemikian rupa sehingga pukulan mematikan ke tenggorokan ini dapat terjadi dengan cukup mudah selama pertempuran. Tetapi gading mammoth memiliki arah yang berbeda dan kelengkungan yang lebih rapat, dan mungkin sulit untuk membuat lubang di daerah tenggorokan yang kita lihat buktinya di tengkorak mastodon, mungkin begitu [the woolly mammoth] Gaya bertarungnya berbeda atau mereka lebih mengandalkan sikap dan gerak tubuh yang agresif daripada konfrontasi fisik yang mematikan.”

Kemungkinan untuk memahami lebih banyak tentang biologi reproduksi mammoth berbulu dalam konteks kepunahannya adalah hal yang paling menarik bagi Rountrey. Dia berkata dia ingin melihat di masa depan “apa bedanya, jika ada, yang kita dapatkan dalam kemunculan atau kemunculan goblin melalui waktu, hingga kepunahannya”. Karena, tambahnya, “mengetahui bagaimana hal-hal ini berubah dari waktu ke waktu dapat memberi tahu kita sesuatu tentang penyebab kepunahan.”

LaDue setuju, mencatat bahwa tekanan dari perubahan iklim atau perburuan manusia mungkin telah mengubah lonjakan testosteron.

Untuk rekan penulis Dick Moll, seorang peneliti di Museum Sejarah Alam Rotterdam yang telah mempelajari mammoth selama beberapa dekade dan membantu mendapatkan fosil gading, penelitian ini “merupakan kontribusi besar lainnya untuk studi ilmiah tentang raksasa yang telah punah di Zaman Es.” Dia sangat ingin melihat apa yang diungkapkan oleh penelitian di masa depan, “karena masih banyak yang harus diselidiki.”

Alam, 2023. DOI: 10.1038 / s41586-023-06020-9

Gen Timmon (@karyawan) adalah seorang penulis lepas dengan hasrat yang kuat untuk paleontologi. Berbasis di New Hampshire, dia menulis tentang paleontologi (dan beberapa arkeologi) di blognya mostmammoths.wordpress.com.