Исследование, вышедшее в текущем номере журнала «Science», показывает, что белые медведи эволюционировали уже около 600000 лет назад, сообщает «WordScience.org». Международная команда под руководством исследователей из «Немецкого центра по биоразнообразиям и исследованиям климата» (German Biodiversity and Climate Research Centre) выявила, что возраст крупнейших арктических хищников в пять раз старше, чем считалось ранее.
Новые данные в эволюционной истории белых медведей являются результатом анализа взятого из ядерного генома полярных и бурых медведей, проливают свет на вопросы, касающиеся сохранения находящихся под угрозой исчезновения этих жителей Арктики.
Белые медведи уникально приспособлены к жизни в Арктике. Этот факт является бесспорным и поддерживается рядом морфологических, физиологических и поведенческих доказательств. Тем не менее, само проведение исследований по эволюционной истории белых медведей весьма затруднительно. Арктический гигант тратит большую часть своей жизни на морском льду и как правило, именно на нём и заканчивает свою жизнь. Его останки опускаются на морское дно, где они притираются к ледникам или вовсе остаются нераскрытыми. Следовательно, ископаемых останков белых медведей очень мало. Поскольку генетическая информация, содержащаяся в каждом организме, несет в себе множество данных о прошлом, сегодня, глядя на гены белых медведей, исследователи смогли изучать историю данного вида.
Анализ генетической информации в ядре клетки
Недавние исследования дали предположение, что предок белых медведей — это бурый медведь, который жил примерно 150000 лет назад в позднем плейстоцене. Это исследование было основано на проведённом анализе ДНК, взятой из митохондрии — органеллы. В настоящее время исследователи из «Немецкого центра по биоразнообразиям и исследованиям климата» (BiK-F) совместно с учёными из Испании, Швеции и США пролили новый свет на генетическую информацию, содержащуюся в ядре клетки. Фрэнк Хейлер из «BiK-F», являющийся ведущим автором исследования, объясняет: «Вместо традиционного подхода, глядя на ДНК митохондрии, мы изучили множество частей ядерной ДНК, которые абсолютно независимы друг от друга».
У белых медведей было гораздо больше времени для адаптации и видообразования, чем предполагалось раньше
Это генетическое исследование стоило этих усилий, ведь информация, полученная от ядерной ДНК, показывает, что фактически белые медведи уже были развиты в середине плейстоцена (около 600000 лет назад). Это конечно же предоставляет гораздо больше времени предкам полярных медведей для колонизации и адаптации к суровым условиям климата Арктики.
На основе изучения полученной митохондриальной ДНК исследователи сделали вывод, что белые медведи ранее считались примером удивительно быстрой адаптации млекопитающих к более холодному климату. «На самом деле, геном полярных медведей таит в себе множество различной генетической информации», — говорит Хейлер.
Наследие митохондриальной ДНК по материнской линии имеет очень приятную картину
Предыдущие исследования митохондриальной ДНК показали, что белые медведи, как вид, гораздо моложе. Авторы новой статьи в «Science» объяснили это очевидное несоответствие с прошлыми событиями гибридизации между полярными и бурыми медведями — это процесс, который в последнее время наблюдается в канадской Арктике. Митохондриальная ДНК, обнаруженная у белых медведей, вероятно, унаследовалась от самки бурого медведя при скрещивании ими в период позднего плейстоцена. Похоже, что большая часть ядерного генома при гибридизации осталась не затронутой и поэтому полярные медведи сохранили свои характерные отличительные черты.
«Каждая часть генома рассказывает свою собственную историю. В нашем исследовании мы проанализировали ядерную ДНК, которая наследуется от обоих родителей. Этот подход обеспечивает более детальной и точной картиной эволюционной истории вида, нежели митохондриальная ДНК, которая наследуется только от матери», — говорит Аксель Янке из «BiK-F», старший автор исследования, который также возглавлял секвенирование генома бурых медведей. Он добавил: «Вывод эволюционной истории разновидности, основанный на митохондриальной ДНК, сам по себе решит головоломку с помощью всего лишь нескольких доступных частей (локусов), из которых соберется полная картина».
Геном несёт в себе доказательства об изменениях климата
Новые генетические данные показывают, что белые медведи переживали трудные времена на протяжении своей 600000 летней истории. Белые медведи имеют гораздо меньше генетического разнообразия, чем бурый медведь. Вероятно, это связано с резким сокращением численности вида в прошлом. А может быть, те времена совпадали с фазами климатического потепления. Смогут ли белые медведи пережить нынешний этап таяния морского льда ещё не ясно.
Во-первых, человеческие воздействия ускоряют темпы изменения климата и следовательно, Арктика может достичь более высоких температур, нежели в предыдущих периодах. Во-вторых, многочисленные человеческие проблемы, также угрожают жизни белого медведя.
Белые медведи, колонизирующие из-за таяния морских льдов к прибрежных районам, часто встречаются с человеком, и как показывают данные в последствие многих из них находят мёртвыми. Помимо этого, белые медведи также сталкиваются с другой угрозой — загрязнение стойкими химическими веществами в пищевой цепи.
«Если мы потеряем полярных медведей, то мы должны сначала спросить себя, какую роль мы сыграли в защите этого вида? Ведь до нас они смогли пережить предыдущие тёплые фазы», — завершила Хейлер.
