一个国际研究小组对已灭绝的美洲乳齿象进行了系统地理研究。Mammut americanum)基于35个完整的线粒体基因组，发现该物种存在多个谱系，包括来自东白令海峡的两个不同的分支。
在周二发表在自然通讯，研究人员进一步指出，他们的数据显示，这些演化支出现在不同的时间，这表明了一种反复向北扩张和局部灭绝的模式，以响应冰川循环。他们还发现，北部乳齿象的遗传多样性水平低于大陆冰原南部的特有分支。
作者写道:“我们的研究结果突出了种群扩散和气候变化之间的复杂关系，并为预计将因气温上升而遭受重大生物地理影响的现存物种提供了可验证的假设。”
研究人员说，根据最近的古生物学研究，乳齿象和猛犸象对周期性冰川-间冰期气候变化的反应截然不同。对美洲中部大陆和东部白令峡的乳齿象分布模式的时间分析推断，美洲乳齿象在最后一次间冰期短暂地扩张到高纬度地区，但在最后一次冰期气候变得更冷时发生了区域灭绝，此后只在北美的低纬度温带地区生存。乳齿象的这些局部灭绝事件可能是由冰川期开始时气候驱动的植被变化造成的，这有利于猛犸象和其他适应草原-苔原地理环境的放牧物种的空间扩张。
为了更有经验地验证这些推论，研究人员对美洲乳齿象线粒体基因组进行了详细的系统地理分析和贝叶斯时钟年代测定。他们从北美各地的博物馆、大学和政府机构获得了美洲乳齿象的骨骼化石和牙齿的亚样本，并对122个样本中的33个进行了完整的线粒体基因组测序。研究人员还从另外12个标本中获得了部分序列，但这些序列被排除在后续的所有分析中。
他们确定了五个支撑良好的主要演化支，并根据其组成标本的大致地理来源命名(A Alaska, Y育空，G Great Lakes, M Mexico, L Alberta/Missouri)。他们还在G支系中包括了两个来自弗吉尼亚的标本，因为他们的单系性支持度较低，并初步将一个来自新斯科舍省的标本分配到一个单独的N支系。
经过进一步的分析，研究人员确定了两个独立的和基因上不同的进化支(A和Y)，它们主要由来自白令陆东部的标本组成。Y支与G支、L支和N支归为一组，在137万年前到60.9万年前从A支中分化出来。
研究人员还发现，美洲乳齿象不断向北纬地区扩张，以应对间冰期变暖。然而，他们指出，北方支的遗传多样性水平极低。
作者写道:“在不断扩张和灭绝的模式下，乳齿象的北部分支的遗传多样性水平应该更低。”“这种模式与间冰期气候变暖的反应中，小型创始人母系兽群的不断扩张，以及它们占领北纬地区的短暂性质是一致的。”来自大陆冰原以南地区的样本的遗传多样性预计会更高，这些地区可能在整个更新世都居住着乳齿象种群。”
为了验证这一假设，他们检查了基因组数据集中的核苷酸多样性水平。他们发现进化支Y的核苷酸多样性很低，而进化支A的两个乳齿象之间的遗传距离也非常小。相比之下，在进化支G中有更高水平的核苷酸多样性，其中包括来自冰盖上特有范围以南的乳齿象。
研究人员指出，这与少量母系乳齿象随着冰川退缩而向北扩张的预期一致，也支持了先前的北方乳齿象居住环境的古生态模型。
“更新世巨型动物的系统地理历史可以作为一个有用的例子来理解现代物种的生态反应，并可以产生关于人类环境影响的结果的可检验的假设，”作者总结道。