Еволюцията на полярните мечки проследява промените в климата

Анализ на наскоро проследени геноми на полярните мечки доставя важни сведения за еволюция  на вида, като предполага, че промяната в климата и генния обмен са допринесли за появата на полярните мечки, както са ни познати днес.
Международното проучване, водено от Щатския университет в Пенсилвания и университета в Бъфалоу, откри доказателство, че размерът на популацията на полярните мечки се колебае с ключовите климатични промени през последните 1 млн години, нараствайки в периодите на охлаждане и намалявайки в по-топлите времена.
Проучването също предполага, че докато полярни мечки са се обособявали като отделен вид преди около 4-5 млн години, животните може да са се кръстосвали с кафяви мечки до много по-късно.
Тези близки връзки може да са свързани с климатичните промени на Земята, с отдръпването на ледниците, което довежда двата вида до по-близък контакт, тук като ареалът им се припокривал, каза Шарлот Линдгвист, старши автор на изследването и помощник-професор по биология в UB.
“ Може би виждаме следа за това, че в наистина топли времена променили начина си на живот и влезли в контакт, като действително се кръстосали с кафявите мечки.” Каза Стивън Шуслер, съавтор, професор по биохимия и молекулярна биология в Пен Стейт и учен изследовател в Технологическия университет Наянг в Сингапур.
Откритията ще бъдат публикувани онлайн в ранното издание на “Разисквания на националната академия на науките” на 23 юли.  Учените твърдят, че това проучване е най-обширният анализ на ДНК на полярните мечки. Изследователския екип с представители от САЩ, Канада, Европа, Азия, както и Мексиканската  национална лаборатория за генни изследвания на биоразннобразието (Ланбегио), проследи и анализира геномите на 28 различни мечки с много ДНК проби осигурени от Геологическия институт в САЩ и Норвежкия Полярен институт.
“Ние генерирахме първокласен набор от данни, който включва дълбоко покритие от последователности на целия геном на полярна мечка, 3 кафяви мечки и черна мечка, плюс по-слабо покритие от 23 допълнителни полярни мечки, включващ индивид на 120,000 години; много малък брой гръбначни видове имат достъпни толкова всеобхватни геномни ресурси”, заяви Шустер. Използвайки това огромно количество данни, учените открихе, че полярните мечки са по-стар вид, отколкото се смяташе преди, всъщност много по-древен отколкото предполагаше наскорошно изследване, което ги определи за вид на 600,000 години. Този анализ е разгледал само малки сегменти от ДНК. “Ние показахме, базирайки се на разглеждането на цялата ДНК последователност, че по-ранните заключения са били напълно подвеждащи” каза съавтора на изследването Уеб Милър, професор по биология и компютърно инженерство кум Университета в Пенсилвания. “Ние изчислихме, че разделянето на полярните от кафявите мечки вместо преди няколкостотин хиляди години,се е осъществило преди 4-5 млн години”.
“Това означава, че полярните мечки определено са просъществували по време на периодите на затопляне в историята на Земята”, заяви Линдвист от Универститета Бъфалоу. Тя предупреждава обаче, че оцеляването на вида над няколко милиона години не гарантира бъдещото му оцеляване.
За да моделират историческите популации на полярните мечки, учените са използвали компютърни симулации, за да анализират дълбоките секвенции на техния геном.
“Това е първият път, в който можем да видим от гените им как популационната история на полярните мечки следва климатичната история на Земята”,каза Линдквист.” Виждаме увеличаване в края на ранния Плеистоцен, когато Земята става значително по-студена, и продължителен спад в размера на популацията им в по-топлите периоди.”
“Открихме също така, вероятно не изненадващо, че полярните мечки са много по-малко на брой днес, в сравнение с праисторическите времена”, продължи Линдквист. “В действителност те са изгубили много от генното си разнообразие и поради тази причина са много по-уязвими към климатичните промени днес.”
Несъответствията между приблизителната възраст на полярните мечки в последното изследване и по-старите проучвания би могло да се обясни с кръстосвнето на полярните мечки с кафяви мечки до разделянето на двата вида.
Новият анализ разкри повече генетични прилики от известните от преди между полярни мечки и ABC кафявите мечки, изолирана група от южна Аляска, предолагайки, че тези видове са обменяли генна информация до обособяването им в два отделни вида.
“ Митохондриалните последователности на ABC кафявите мечки приличат много повече на тези на полярните мечки, отколкото на останалите кафяви мечки”, каза Милър. “Това ни накара да се замислим какви други части от техните геноми са “подобни на поляните мечки”. Ние насложихме такива региони, които съставляват 5-10 % от цялата им ДНК, върху геномите на две ABC кафяви мечки. Подобна хибридизация межди кафяви и полярни мечки, която е наблюдавана наскоро в Арктическа Канада, несъмнено е допринесла за еволюцията на полярните мечки”.
Това кръстосване между видовете е само едно интересно откритие показващо се от огромната находка от данни, които проучването разкри. Друг въпрос, към който изследването се обръща е: Какво прави полярната мечка полярна мечка?
Полярните мечки имат генетични различия от кафявите мечки, които им позволяват да оцелеят в Арктическия климат с много различен режим на хранене и новото изследване идентифицира гени, които може да са отговорни за белези като пигментацията на полярните мечки и високата масленост на млякото им.
Проучването е финансирано от Щатския университет Пенсилвания, Колежът за изкуство и науки и Универститета в Бъфало, Инициативата Промяна на арктическата екосистема на Геоложките изследвания в САЩ, Службата в САЩ по рибите и дивия свят, министерството в Онтарио на Природните ресурси в Канада, Отделът за рибата и дивеча в Аляска, Националните здравни институти и Националната научна фондация.
Източник: http://www.sciencedaily.com/
Превод: Ивайло Димитров