O DNA antigo dos mamutes mexicanos revela mistérios genéticos inesperados — e inexplicáveis.

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Por Jeanne Timmons publicado 10 de setembro de 2025

Um estudo surpreendente de DNA revela que os mamutes colombianos do México são geneticamente diferentes daqueles dos EUA e do Canadá.

Um dente de mamute foi descoberto no México durante a construção do Aeroporto Internacional Felipe Ángeles, em Santa Lucía. (Crédito da imagem: Gerardo Peña, INAH.)

Pela primeira vez em latitudes tropicais, cientistas sequenciaram o DNA antigo do único mamute endêmico da América do Norte e Central: o mamute-columbiano. A pesquisa revelou diferenças genéticas inesperadas — e ainda inexplicáveis ​​— que tornam esses animais distintos de seus congêneres do norte.

Os mamutes-columbianos ( Mammuthus columbi ) tinham aproximadamente 4 metros de altura e eram muito maiores que seus parentes, os mamutes-lanosos ( Mammuthus primigenius ), com os quais coexistiram e até mesmo se cruzaram. Seus fósseis foram descobertos no Canadá, nos Estados Unidos, no México e na América Central. Mas as informações sobre como eles evoluíram nas Américas ainda são incertas.

A construção do Aeroporto Internacional Felipe Ángeles em Santa Lucía, no México, iniciada em 2019, revelou uma vasta quantidade de fósseis do Pleistoceno (de 2,6 milhões a 11.700 anos atrás), incluindo mais de 100 mamutes colombianos.

 

A enorme quantidade de fósseis, disse Federico Sánchez-Quinto , paleogenomista do Laboratório Internacional de Pesquisa do Genoma Humano da Universidade Nacional Autônoma do México (UNAM), o motivou a entrar em contato com os envolvidos na escavação. Foi isso que, em última análise, levou ao trabalho de DNA da equipe.

Quando um animal morre, seu DNA se degrada rapidamente, algo que é ainda mais agravado pelo calor. Nesse aspecto, "o DNA é como sorvete", disse Sánchez-Quinto à Live Science, pois se conserva melhor no frio. Mesmo assim, Ángeles Tavares-Guzmán, coautora e engenheira de biotecnologia, estava "esperançosa" quanto às suas chances, especialmente porque outra equipe extraiu recentemente DNA antigo de um clima quente semelhante .

Relacionado: 'Mais perto do que se pensa': a 'desextinção' do mamute-lanoso está próxima da realidade — e não temos ideia do que acontecerá a seguir.

No total, os cientistas sequenciaram 61 genomas mitocondriais de 83 molares de mamute. Cinco amostras datadas por radiocarbono indicam que elas tinham entre 13.000 e 16.000 anos. A pesquisa foi publicada em 28 de agosto na revista Science. 

Ao reconstruir o DNA antigo, os cientistas conseguem rastrear melhor o caminho percorrido pelos mamutes pelas Américas. Mas, neste caso, o sequenciamento revelou algumas descobertas intrigantes.

Pesquisas de 2021 indicam que uma linhagem até então desconhecida do mamute-da-estepe eurasiático ( Mammuthus trogontherii ) acasalou com mamutes-lanosos ( Mammuthus primigenius ) antes de atravessar a Beríngia — uma ponte terrestre gelada — para a América do Norte, entre 800.000 e 400.000 anos atrás, o que acabou resultando na espécie de mamute-columbiano.

Pesquisadores afirmam que a descoberta mostra que a evolução dos mamutes da Colômbia é muito mais complexa do que se pensava anteriormente. (Crédito da imagem: Gerardo Peña, INAH.)

Uma teoria é que os mamutes colombianos continuaram a migrar para o sul até finalmente chegarem ao que hoje é o México — uma teoria que seria corroborada pela descoberta de animais com DNA semelhante tanto no México quanto mais ao norte.

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Mas, em vez disso, a equipe descobriu evidências de que os mamutes colombianos no México são geneticamente diferentes daqueles dos EUA e do Canadá. Em outras palavras, embora os mamutes colombianos mexicanos sejam da mesma espécie que os mamutes colombianos dos EUA e do Canadá, sua composição genética específica é diferente.

A equipe também descobriu que o ancestral comum dos mamutes colombianos mexicanos divergiu muito antes daqueles que migraram e permaneceram nos EUA e no Canadá.

Eduardo Arrieta-Donato, coautor do estudo e pesquisador do Laboratório Internacional de Pesquisa do Genoma Humano da UNAM, sugeriu que se considere esse ancestral comum como a tataravó dos mamutes mexicanos. "[Ela] já era um híbrido de mamutes da estepe e mamutes-lanosos da Beríngia", disse ele. À medida que seus descendentes se reproduziram e migraram para o sul, podem ter ficado isolados de outros mamutes norte-americanos, o que poderia explicar essa singularidade genética, acrescentou Arrieta-Donato.

Essa singularidade sugere que a evolução do mamute colombiano "foi muito mais complexa do que pensávamos", disse Sánchez-Quinto, "e que o México possui uma importante variação genética que não está presente em outros lugares".

Curiosamente, outras espécies do Pleistoceno escavadas no México também exibem linhagens genéticas divergentes em comparação com seus parentes do norte. Por exemplo, variação genética também foi observada em ursos-negros do Pleistoceno ( Ursus americanus ) e em pelo menos um mastodonte — um tipo extinto de mamute, parente do elefante. Uma única espécie com variação genética que a diferencia de seus congêneres do norte é surpreendente; três espécies apresentando distinções genéticas semelhantes indicam que algo extraordinário aconteceu durante a migração das espécies para o sul.

A nova pesquisa "levanta várias questões novas e muito interessantes", disse Love Dalén , professor de genética evolutiva do Centro de Paleogenética da Universidade de Estocolmo, que não participou do estudo.

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"Estou muito impressionado com o fato de Federico e seus colegas terem conseguido extrair DNA de amostras tão degradadas!", disse ele à Live Science por e-mail. "É uma façanha gigantesca obter DNA de amostras tropicais do Pleistoceno Superior!"

Tavares-Guzmán, Arrieta-Donato e Sánchez-Quinto destacaram dois aspectos importantes de seu artigo. Primeiro, que a extração bem-sucedida de DNA antigo no México desafia a expectativa de que o DNA seja menos provável de ser extraído em climas quentes. E segundo, que seu trabalho demonstra que a análise de DNA não precisa ser exportada para outros países. "Laboratórios no Sul Global têm toda a capacidade para realizar esses projetos", disse Sánchez-Quinto. "Às vezes, o que nos falta é dinheiro."

A nova pesquisa sugere que as espécies do México parecem ser únicas. Descobrir exatamente o porquê, no entanto, requer a obtenção de mais amostras de DNA de uma distribuição geográfica mais ampla. "Isso é mais do que uma justificativa para investigar mais a fundo a biodiversidade que ocorre nos trópicos ao longo do tempo", disse Sánchez-Quinto, "o que, idealmente, deveria ser feito por cientistas locais."

Nota do editor: Este artigo foi atualizado às 4h50 do dia 11 de setembro para corrigir as datas em que os mamutes viveram, de 11.000 a 16.000 anos atrás para 13.000 a 16.000 anos atrás.

 

 

 

Genomas de mamutes de milhões de anos quebram recorde de DNA antigo mais antigo

Dentes preservados com gelo permanente, de até 1,6 milhão de anos, identificam um novo tipo de mamute na Sibéria.

• Ewen Callaway

O DNA antigo recuperado de diferentes espécies de mamutes está iluminando um quadro evolucionário complexo. Crédito: Beth Zaiken / Centro de Paleogenética

O genoma de um milhão de anos está aqui. Dentes de mamute preservados no permafrost oriental da Sibéria produziram o DNA mais antigo de que se tem registro, levando a tecnologia para perto de - mas talvez não para além - de seus limites.

O DNA genômico extraído de um trio de espécimes de dentes escavados na década de 1970 identificou um novo tipo de mamute que deu origem a uma espécie norte-americana posterior. Os resultados foram publicados na Nature em 17 de Fevereiro ¹ .

“Eu amo o jornal. Estou esperando por esse artigo há, o que, oito anos ”, diz Ludovic Orlando, um especialista em DNA antigo do Centro de Antropobiologia e Genômica de Toulouse, na França, que co-liderou um esforço de 2013 que sequenciou o mais antigo DNA antigo - um genoma de um osso de uma perna de cavalo de 560.000 a 780.000 anos ² . “Estou feliz por perder esse disco, porque era pesado”, diz ele.

Os pesquisadores suspeitavam que o DNA antigo poderia sobreviver além de um milhão de anos, se a amostra certa pudesse ser encontrada. Quando um organismo morre, seus cromossomos se quebram em pedaços que ficam mais curtos com o tempo. Eventualmente, os filamentos de DNA tornam-se tão pequenos que - mesmo que possam ser extraídos - perdem seu conteúdo de informação.

A equipe de Orlando descobriu que fragmentos de apenas 25 letras de DNA em seu osso de cavalo, do território canadense de Yukon, ainda podiam ser interpretados. Eles estimaram que restos de milhões de anos preservados no frio constante do permafrost - que retarda a fragmentação do DNA - também deveriam conter fragmentos de DNA desse comprimento. “Minha única dúvida: existe tal amostra?” Orlando diz.

Sonho decadal

Love Dalén, geneticista evolucionista do Museu Sueco de História Natural (SMNH) em Estocolmo, vinha se divertindo com a ideia de sequenciar restos mortais de mamutes muito antigos desde que encontrou pela primeira vez uma coleção deles, em 2007. As amostras sequenciadas por sua equipe, uma de um dos primeiros mamutes lanosos (Mammuthus primigenius) e dois atribuídos a um precursor conhecido como mamutes da estepe (Mammuthus trogontherii), foram escavados pelo paleontólogo russo Andrei Sher.

Fonte: David Diez-del-Molino

Dalén esperava que o DNA das amostras pudesse capturar a evolução dos mamutes lanudos e de outras espécies em ação, mas ele estava cético por causa das más experiências anteriores com restos muito mais jovens encontrados no permafrost. “Não é como se tudo encontrado no permafrost sempre funcionasse. A grande maioria das amostras tem DNA de merda ”, diz ele.

E, de fato, dois dos três molares mamutes das escavações de Sher, recuperados de sedimentos com mais de um milhão de anos, continham tão pouco DNA que Dalén diz que os teria descartado se fossem mais jovens.

Mas, graças aos avanços na tecnologia de sequenciamento e bioinformática, sua equipe conseguiu obter 49 milhões de pares de bases de DNA nuclear da amostra mais antiga, encontrada perto de uma aldeia chamada Krestovka, e 884 milhões de pares de bases de outro dente, chamado Adycha. A análise do DNA sugeriu que a amostra de Krestovka tinha 1,65 milhão de anos, e a amostra de Adycha, cerca de 1,3 milhão (veja 'Genomas antigos'). A terceira amostra, um dente de mamute lanoso de 600.000 anos apelidado de Chukochya, produziu quase 3,7 bilhões de pares de bases de DNA, mais do que o comprimento de seu genoma de 3,1 bilhões de pares de bases.

Por sua forma, os dois dentes mais antigos pareciam pertencer a mamutes das estepes, uma espécie europeia que os pesquisadores consideram anteriores aos mamutes lanudos e aos mamutes colombianos ( Mammuthus columbi ), uma espécie norte-americana. Mas seus genomas pintaram um quadro mais complicado. O espécime de Adycha fazia parte da linhagem que deu origem aos mamutes peludos, mas o espécime de Krestovka claramente não.

A equipe de Dalén descobriu que ele pertencia a uma linhagem inteiramente nova. “Não podemos dizer que é uma espécie diferente, mas com certeza se parece com isso”, diz ele. Embora a amostra de Krestovka seja da Rússia, ele suspeita que a linhagem ficou isolada de outros mamutes da estepe na América do Norte. A equipe descobriu que os mamutes colombianos traçam metade de sua ancestralidade com a linhagem do mamute Krestovka, e a outra metade com os mamutes lanudos. Dalén estima que as duas linhagens se misturaram há mais de 420.000 anos.

Uma presa de um mamute peludo. Crédito: Love Dalén

A ideia de que novas espécies podem se formar por meio da mistura - e não apenas da divisão de uma única espécie parental - está ganhando popularidade entre os biólogos evolucionistas. Mas esta é a primeira evidência de 'especiação híbrida' do DNA antigo, diz Orlando. “Isso é incrível.”

Hendrik Poinar, um especialista em DNA antigo da Universidade McMaster em Hamilton, Canadá, diz que diferentes espécies de mamutes provavelmente hibridizavam quando a expansão glacial os unia. Sua equipe encontrou evidências de que, posteriormente, mamutes lanudos e colombianos ocasionalmente cruzam.

O futuro do DNA antigo

Mesmo que os pesquisadores esperem há muito um genoma de um milhão de anos, cruzar esse limiar é importante, diz Viviane Slon, paleogeneticista da Universidade de Tel Aviv, em Israel. “Há uma diferença entre o que pensamos ser possível e realmente mostrá-lo.”

Tom van der Valk, bioinformático da Universidade de Uppsala, na Suécia, que liderou o trabalho do dente de mamute com os biólogos evolucionistas Patrícia Pečnerová e David Díez-del-Molino do SMNH, espera que isso incentive outros laboratórios. “É uma barreira simbólica que espero poder inspirar e motivar outros grupos que têm ideias sobre sequenciamento em tempo realmente profundo.”

Ao cruzar o limiar de um milhão de anos, os pesquisadores de DNA antigo podem ser capazes de acessar as primeiras histórias de outros mamíferos grandes e pequenos, diz Dalén. Amostras muito antigas de permafrost de bois almiscarados, alces e lemingues estão agora no radar de seu laboratório.

O DNA do mamute não representa a informação biomolecular mais antiga do registro fóssil. Em 2016, os pesquisadores relataram sequências de proteínas de cascas de ovo de avestruz de 3,8 milhões de anos da Tanzânia ³ e, em 2019, outra equipe decodificou proteínas de um dente de rinoceronte de 1,77 milhão de anos da Geórgia ⁴ . As sequências de proteínas tendem a ser muito menos informativas sobre a ancestralidade de um organismo do que o DNA. Mas as moléculas de proteína são muito mais resistentes, então os pesquisadores podem usá-las para colher insights de fósseis muito antigos encontrados em lugares sem permafrost. As amostras de avestruz e rinoceronte vêm de sítios arqueológicos famosos por vestígios de hominídeos.

As chances de encontrar restos mortais de um milhão de anos de antigos parentes humanos no permafrost são muito baixas, dizem os pesquisadores. Mas Dalén acha que o ambiente certo, como uma caverna profunda, pode render amostras tão antigas. Os primeiros vestígios de Neandertais de uma caverna espanhola datada de 430.000 anos atrás representam o DNA mais antigo de um antigo parente humano descoberto até agora ⁵ . “Encontrar um hominídeo no tipo de contexto ideal para preservação como o permafrost seria um sonho”, diz Slon.

Quanto ao provável limite de idade do DNA antigo, Dalén diz que é fácil de determinar: “2,6 milhões de anos. Esse é o limite do permafrost. Antes disso, estava muito quente. ”

Nature 590 , 537-538 (2021)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00436-x

Leia o artigo relacionado com Notícias e visualizações: 'Um gigantesco passo para trás no tempo genômico'

Referências

1. 1

   van der Valk, T. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-021-03224-9 (2021).

   Artigo  Google Scholar 

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   Demarchi, B. et al. eLife 5 , e17092 (2016).

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5. 5

   Meyer, M. et al. Nature 531 , 504–507 (2016).

As viagens épicas de Mammoth preservadas em presas

A análise química da presa de um mamute lanoso da era do gelo revela as enormes distâncias que ele viajou durante sua vida, há mais de 17.000 anos.

• Ariana Remmel

Mamutes peludos (ilustração) vagavam pelo Círculo Polar Ártico durante a última era glacial. Crédito: Orla / Getty

Os pesquisadores reconstruíram os movimentos geográficos de um único mamute peludo (Mammuthus primigenius ) usando 'tags GPS' químicas preservadas em uma de suas presas. As descobertas mostram que o animal viajou tanto pelo que hoje é o Alasca que poderia ter circulado a Terra quase duas vezes - uma descoberta que oferece pistas tentadoras sobre o motivo da extinção da espécie.

Embora os pesquisadores saibam bastante sobre a dieta, genética e ecologia dos mamutes peludos, são escassos os insights sobre as histórias de vida de cada animal.

Genomas de mamutes de milhões de anos quebram recorde de DNA antigo mais antigo

“Não podemos voltar e assistir a essas coisas como um ecologista moderno faria, mas podemos usar a química para chegar a bons proxies”, diz Chris Widga, paleontólogo da East Tennessee State University em Johnson City. Cada lugar na Terra tem uma assinatura química distinta com base nas diferenças em sua geologia. As proporções de vários isótopos de elementos como estrôncio e oxigênio na rocha e na água criam um perfil único específico para aquele local que permanece consistente por milênios e é incorporado ao solo e às plantas. Enquanto os mamutes pastavam nas planícies do Ártico, essas assinaturas isotópicas eram integradas às suas presas sempre crescentes, criando um registro permanente do paradeiro dos animais com resolução quase diária.

Até agora, ninguém havia analisado essas marcas químicas de GPS em todo o comprimento de uma presa, que reflete toda a vida do mamute. “Este é de longe o maior e mais abrangente estudo desse tipo”, diz Matthew Wooller, paleoecologista da University of Alaska Fairbanks, que co-liderou o estudo com o geocientista Clement Bataille da University of Ottawa, no Canadá, e colegas.

Suas descobertas - publicadas em 12 de agosto na Science ¹ - fornecem um vislumbre da vida e da morte de um único mamute peludo durante a última era do gelo.

Novela mamute

Análises anteriores da presa de 1,7 metro de comprimento mostraram que ela pertencia a um mamute macho que morreu há cerca de 17.100 anos, quando tinha pelo menos 28 anos de idade. Os pesquisadores dividiram a presa ao meio para revelar as camadas de crescimento, que se parecem com uma pilha curva de cones de sorvete. A base dessa pilha “é o dia em que morreu e a dica é o dia em que nasceu”, diz Wooller. “Todo o intermediário é o tempo de vida do mamute.”

Os pesquisadores usaram lasers para amostrar a composição química da presa em aproximadamente 340.000 pontos ao longo de todo o comprimento das pontas dos cones. Eles então compararam os perfis isotópicos em cada um desses pontos de dados com um mapa geológico do Alasca e noroeste do Canadá, e usaram um algoritmo de computador para mapear as rotas mais prováveis ​​para o mamute ter viajado, retrocedendo de onde seus restos foram encontrados.

“É uma novela total, até o dia em que morreu”, diz Wooller.

Seção transversal de uma presa de mamute dividida, manchada de azul para revelar linhas de crescimento. Os pesquisadores analisaram as composições químicas das camadas para rastrear os movimentos do mamute. Crédito: JR Ancheta, University of Alaska Fairbanks

O touro passou grande parte de sua vida na bacia do rio Yukon e no interior do Alasca, onde fez repetidas viagens de longa distância entre territórios menores. O comportamento migratório é semelhante ao dos grupos de elefantes modernos, o que sugere que o jovem mamute estava se movendo com um rebanho.

Por volta dos 16 anos, o padrão isotópico na presa torna-se mais variável. O mamute provavelmente vagou por distâncias mais longas em padrões menos regulares do que durante seus anos juvenis. Isso pode indicar que ele deixou seu rebanho vagando livremente, como foi observado em machos maduros de espécies vivas de elefantes. Por cerca de uma década, ele viajou amplamente por toda sua extensão, às vezes visitando áreas onde outros restos de mamutes foram encontrados.

No último ano e meio de vida do animal, sua área de estamparia se reduziu a uma única região próxima à costa norte do Alasca, dentro do Círculo Polar Ártico. Um padrão isotópico distinto registrado na base da presa mostrou a “marca registrada da fome em mamíferos”, que foi provavelmente o que causou sua morte, diz Wooller.

“O fato de este estudo apresentar uma 'isobiografia' para um único indivíduo é parte do que o torna tão emocionante”, diz Kate Britton, uma cientista arqueológica da Universidade de Aberdeen, no Reino Unido. “Estamos obtendo uma visão individual do comportamento de um animal que vagava pelo Alasca há mais de 17.000 anos, e os isótopos de estrôncio nos permitem seguir seus passos”.

Dividindo mais presas

Os cientistas ainda não sabem exatamente o que causou a extinção dos mamutes lanudos, mas muitos concordam que a mudança do clima pode ter desempenhado um papel.

Sua extinção coincidiu com um período em que o planeta estava esquentando e grande parte da extensão ártica do mamute estava se tornando mais quente, úmida e com mais florestas. Se os mamutes migravam regularmente de forma tão ampla quanto este touro, isso poderia explicar por que foram afetados de forma tão negativa pela perda de habitat, diz Wooller.

Ferramentas de pedra antigas sugerem a jornada épica dos colonos à América do Norte

Britton adverte contra o uso de movimentos de um touro para atribuir comportamentos a uma espécie inteira ao longo do tempo. Mas ela está animada com a forma como os perfis de isótopos nas presas podem oferecer insights sobre toda a vida de criaturas extintas e espera que a técnica seja aplicada de forma mais ampla.

Wooller e seus colegas querem analisar outras presas de mamute para compilar uma coleção mais robusta de histórias de vida. Mas isso significaria abrir - e assim destruir parcialmente - preciosos espécimes de museu.

Christine Garcia, gerente de coleções de geologia da California Academy of Sciences em San Francisco, está intrigada com a ideia, mas cautelosa. Embora seja importante estar atento ao uso de técnicas de amostragem destrutivas, ela diz, esta pesquisa “fala sobre o valor potencial de muitas dessas coleções e como elas podem ser úteis”. Agora ela se pergunta que outras histórias de vida estão escondidas entre os isótopos das presas de mamute - e outros espécimes - sob seus próprios cuidados.

Nature 596 , 329 (2021)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02206-1

Referências

1. 1

   Wooller, MJ et al. Science https://doi.org/10.1126/science.abg1134 (2021).
   

Big data little help in megafauna mysteries

Too many meta-analyses of extinctions of giant kangaroos or huge sloths use data that are poor or poorly understood, warn Gilbert J. Price and colleagues.

Gilbert J. Price,

Julien Louys,

J. Tyler Faith,

Eline Lorenzen &

Michael C. Westaway

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An artist’s impression of the extinct woolly rhinoceros (Coelodonta antiquitatis).Credit: Roman Uchytel

In March, the last male northern white rhinoceros died. The sub-species joins a long list of large land animals that have gone extinct over the past 100,000 years.
The reason for the demise of the northern white rhinoceros (Ceratotherium simum cottoni) is undisputed: poaching and land disturbance by people. By contrast, who or what caused the extinctions of mammoths, enormous ground sloths and other Quaternary megafauna remains one of the most contested topics in the historical sciences.
Was the culprit early humans who dispersed from Africa more than 75,000 years ago? Or was it climate change? The latest way to try to settle the debate involves meta-analyses. These attempt to link the timing of extinctions to shifts in the climate, or to evidence of the first appearance of humans in a particular region. Over the past five years, the number of meta-analyses has greatly increased (see ‘In fashion’). Many have been published in high-impact journals, and they are starting to shape the debate.

Source: G. Price

Understanding why some groups succumbed while others survived could provide insights into how modern-day species might — or might not — survive climatic and environmental changes, and into the resilience of natural ecosystems to increasing anthropogenic impact.
But in our view, the ‘big-data’ approach cannot, at this point, get us closer to an answer. There simply aren’t enough good-quality data. An understanding of what drove the extinctions requires detailed analysis on a species-by-species basis. This means investing effort into finding more fossil specimens and verifying the ages of those that have already been discovered using improved dating methods. It also means relating the timing of species’ existence and disappearance to detailed local environmental, climatic and archaeological records.
Human link
For a typical meta-analysis, researchers mine the literature for dates associated with now-extinct megafauna, as well as for estimates of when humans arrived at a particular region (on the basis of archaeological and other data). In some cases, they then combine these records with global-scale palaeoclimate data, such as those obtained from ice cores collected from the Arctic. By mapping correlations between events, investigators try to identify the dominant factor driving species losses.
Over the past two decades, most of the meta-analyses that merge continental or global-scale data sets have pointed the finger at modern humans. In fact, some researchers contend that the results are so clear that there is no need for further debate¹.
For any meta-analysis, however, the reliability of results is largely governed by the ‘GIGO’ principle: garbage in, garbage out. In our view, most of these analyses depend on questionable data, making the results hard to interpret at best. Six key problems undermine many of the studies conducted so far.
Outdated geochronological information. Models frequently use data from studies that have been superseded. For instance, during the 1980s, radiocarbon dating of species such as the Eurasian woolly rhinoceros (Coelodonta antiquitatis) suggested that it survived well into the Holocene — perhaps until as recently as 3,600 years ago². But refinements in dating methods have shown that the rhinos had actually disappeared by about 14,000 years ago³. Some of the most recent big-data studies still use erroneous early dates for the rhino⁴ and other species⁵.
Contested dates. In other cases, the dates associated with certain species are still in question. For instance, researchers first estimated the age of the elephant-like Stegodon trigonocephalus not by dating the fossils themselves, but by dating fossils from other animals collected from deposits more than 100 kilometres away⁶. Other investigators have flagged problems associated with using inferred ages⁷, yet these continue to be fed into meta-analyses⁸.

Artist’s impression of the extinct land crocodile, a giant kangaroo and a giant wombat-like marsupial.Credit: Roman Uchytel

In some cases, ages are assigned to species that have never even been dated, directly or indirectly. A 2016 study⁴, for instance, listed Australian animals such as the land crocodile Quinkana and the giant wombat Ramsayia among the megafauna thought to have existed in the past 100,000 years. The fossils of these species have never been dated⁹. (More than 25 of Australia’s megafaunal species, or around 30%, have never been dated, simply because no one has done the work.)

Insufficient data. Some meta-analyses take the last appearance of a species in the fossil record to be the time when the animal went extinct⁵. In the rare cases where hundreds of samples have been found, for instance for mammoths and mastodons, a species’ disappearance from the fossil record could well signal its demise. Yet where only a few specimens exist, the last appearance in the fossil record might have little bearing on the timing of the extinction.

A step in the right direction are probabilistic models of extinction times. These incorporate a degree of error associated with the age of specimens, based in part on the quality of the methods used to date them. Again, the robustness of the results depends on the quality of the data fed in. At this point, very few of the species that went extinct over the past 100,000 years are associated with reliable dates¹⁰. (In our view, the cave lion (Panthera spelaea), woolly rhino and woolly mammoth (Mammuthus primigenius) are among the handful of species for which sufficient data exist to enable a modelling approach.)

Problematic proxies. In the absence of fossil bones, some researchers have used proxy data to test megafaunal extinction hypotheses. For instance, the coprophilous fungus Sporormiella is a common component of the pollen and spore fossil record. Because it occurs on animal dung, an abundance of it in a sediment core is often taken to indicate high numbers of big herbivores. Some investigators assume that a decrease in the appearance of the fungus over time and its eventual disappearance from the fossil record signal the extinction of megafauna¹¹.

Yet Sporormiella lives on the excrement of a vast range of both big and small animals, including mammals and birds, herbivores and even some carnivores¹². Its abundance is also affected by factors such as climate and water flow. Thus, on its own, levels of Sporormiella in a pollen core can’t provide information about which species were present at any one time, or in what numbers.

Insufficient scrutiny. Lastly, long lists of extinct species (frequently just names and numbers in supplementary materials) often do not receive the necessary level of scrutiny. This has led to some unfortunate errors. The authors of at least two studies⁴,¹³ have argued, for instance, that Homo sapiens caused the demise of giant marsupials such as Euryzygoma dunense and Euowenia grata. These were extinct for millions of years before Homo sapiens even appeared; they are known only from the Pliocene, the period 5.3 million to 2.6 million years ago. Another paper¹⁴ suggested that the genus Macropus went extinct in Australia some 40,000 years ago. In fact, Macropus is alive and kicking: it includes Australia’s extant kangaroos.

Arbitrary definition. Megafauna are commonly defined as Quaternary terrestrial vertebrates with a mass of at least 44 kilograms — roughly 100 pounds. This is a nice, round cut-off, but it is essentially arbitrary. Also, in some cases, ‘megafauna’ are not so mega. For instance, they could include extinct terrestrial vertebrates that are larger than their extant cousins but that weigh considerably less than 44 kilograms. An extinct relative of the modern-day Australian echidna — Megalibgwilia ramsayi — is considered to be megafauna, even though it weighed only around 15 kilograms when it existed (until at least around 100,000 years ago).

In other words, megafauna are highly biologically and ecologically diverse, with several species separated from each other by hundreds of millions of years of evolution. Researchers should not therefore expect them to have responded in the same way to changes in their environments — whether driven by humans or by climate.

The giant wombat-like Euryzygoma went extinct long before Homo sapiens even evolved.Credit: Roman Uchytel

A better way
We think that as long as data from the fossil record remain scant, an understanding of what drove the extinctions of large animals over the past 100,000 years requires detailed analysis on a species-by-species basis. This means trying to find new fossils and verifying the estimated age of specimens previously found — for instance, through repeated sampling, or by using improved techniques to date museum specimens.

It also means taking into account all the local palaeoenvironmental information that is available to develop a detailed understanding of the palaeoecology of each species and its ecosystem. To reconstruct the diet of an animal, researchers can use stable isotope analyses of tooth enamel. Pollen cores can indicate the local vegetation at the time. The geochemistry of certain formations nearby, such as stalagmites, might give clues about the local climate. Changes in the nature of the sediment laid down in a nearby creek bed, or in the deposition of sand dunes, might hint at local landscape changes. And so on. Broad global palaeo-temperature records are likely to be a crude guide to climatic and environmental changes at local scales.

For each species, investigators should also strive to develop a clearer understanding of the human populations that lived alongside, and the nature of their interactions. This could be obtained by analysing DNA samples extracted from ancient human remains, for instance, or by studying middens, ancient dumps for domestic waste.

For example a study published earlier this year combined new dating approaches with chemical analyses of the bones of the cave bear (Ursus spelaeus), to show that its herbivorous diet had remained unchanged up until its last appearance in Europe, some 23,500 years ago¹⁵. Moreover, cut marks on its bones have revealed that some of these animals were hunted by humans. And researchers have linked the morphology of the extinct eastern African antelope Damaliscus hypsodon to the open, dry grasslands it inhabited, to track the demise of both¹⁶.

Megafaunal fossils can now be dated with much greater efficiency and precision — including those of animals that existed several hundreds of thousands of years ago. This is thanks to various advances, such as combined U-series and electron-spin resonance dating. Other emerging techniques, such as the extraction and analysis of ancient DNA, can shed light on changes to the population size of now-extinct species. Several studies have used such approaches to demonstrate that populations of taxa, from giant Irish elk (Megaloceros giganteus)¹⁷ to the Beringian steppe bison (Bison priscus)¹⁸, plummeted many thousands of years before their ultimate extinction, apparently because of deteriorating local climates and habitat changes.

Some might counter that we’re averse to change and are simply finding another reason to be alarmed about the demise of the field sciences in a digital world¹⁹. But our argument is not with modelling per se. With good data, models could provide crucial insights into large-scale changes and the broad nature of the interactions between humans and other big animals as humans dispersed from Africa. More data, of better quality, can be obtained only through fieldwork and rigorous analysis of fossil materials.

Nature 558, 23-25 (2018)

doi: 10.1038/d41586-018-05330-7