ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Polarni medvjedi evolucijski i genetski posebni - podrijetlo im seže 600 000 godina u prošlost

Istraživanje koje se pojavljuje u trenutnom izdanju časopisa Science otkriva kako su se polarni medvjedi razvili prije 600 000 godina. Internacionalni tim vođen istraživačima s Njemačkog centra za bioraznolikost i klimu (BiK – F) ukazuje na to da su najveći arktički mesojedi pet puta stariji nego što se prije mislilo. Nova otkrića o evolucijskoj povijesti polarnih medvjeda su rezultat analize informacija staničnih genoma polarnih i smeđih medvjeda te su bacila novo svjetlo na probleme vezane uz čuvanje ovih ugroženih arktičkih znalaca.

Polarni medvjedi su jedinstveno specijalizirani za život na Arktiku. Ova činjenica je neosporna i poduprta brojnim morfološkim, fiziološkim i bihevioralnim dokazima. Međutim, provođenje istraživanja o evolucijskoj povijesti polarnih medvjeda je teško. Taj arktički div provodi većinu svog života na morskom ledu i obično tamo i umire. Njegovi ostaci skliznu na dno mora gdje na njima nastanu ledenjaci ili ostaju neotkriveni. Zbog toga su fosilni ostaci polarnih medvjeda vrlo rijetki. Budući da genetske informacije u svakom organizmu nose mnogo informacija o prošlosti, istraživači mogu proučavati povijest vrste proučavajući gene današnjih polarnih medvjeda.

Analiza genetskih informacija unutar jezgre stanica
Nedavna istraživanja pokazuju da je predak polarnih medvjeda smeđi medvjed koji je živio prije 150 000 godina, u kasnom pleistocenu. To istraživanje se temeljilo na DNA mitohondrija – organeli koje se često naziva „elektranama stanice“. Istraživači s Njemačkog centra za bioraznolikost i klimu (BiK – F), zajedno sa znanstvenicima iz Španjolske, Švedske i SAD – a su sada bacili dublji pogled na genetske informacije u jezgri stanice. Frank Heiler, BiK – F, glavni autor studije, objašnjava: „Umjesto tradicionalnog pristupa proučavanja mitohondrijskog DNA, mi smo proučavali mnoge dijelove DNA jezgre koji su odvojeno naslijeđeni. Obilježili smo svojstva tih vrsta, ili genetičke markere, kod više pojedinaca polarnih i smeđih medvjeda“.

Polarni medvjedi su imali mnogo više vremena za adaptaciju i specijaciju nego što se prije mislilo
Ovaj genetski pregled bio je vrijedan truda – informacije dobivene iz nukleinske DNA pokazuju kako su se polarni medvjedi razvili u srednjem pleistocenu, prije nekih 600 000 godina. Ovo daje mnogo više vremena precima polarnog medvjeda da koloniziraju i da se adaptiraju okrutnim uvjetima Arktika. Prema istraživanjima mitohondrijskog DNA, polarni medvjedi su prije bili smatrani primjerom iznenađujuće brze adaptacije sisavca u hladnijoj klimi. Specifične prilagodbe polarnog medvjeda, uključujući njegovu crnu kožu, bijelo krzno i stopala pokrivena krznom, sada se čine manje iznenađujućima. „Zapravo, genom polarnog medvjeda nosi mnogo posebnih genetskih informacija,“ kaže Hailer, „što ima mnogo smisla, s obzirom na sve jedinstvene prilagodbe polarnih medvjeda.“ 

Majčinski naslijeđen (mitohondrijski) DNA je pokazivao odstupanja
Prijašnja istraživanja mitohondrijskog DNA pokazao je da su polarni medvjedi mnogo mlađa vrsta. Autori novog rada u časopisu „Science“ objašnjavaju ovu očitu različitost prijašnjim slučajevima miješanja polarnih i smeđih medvjeda – proces nedavno promatran na Kanadskom Arktiku. Nakon početne specijacije, polarni i smeđi medvjedi ponovo dolaze u kontakt, možda zbog prijašnjih klimatskih nestabilnosti. Mitohondrijski DNA koji se danas nalazi u polarnim medvjedima je vjerojatno bio naslijeđen od ženke smeđeg medvjeda koja je hibridizirala s polarnim medvjedom u nekoj točci u kasnom pleistocenu. Čini se kako je mnogo nukleinskog genoma ostalo nepromijenjeno miješanjem pa su polarni medvjedi zadržali svoje genetske posebnosti.

„Svaki dio genoma ima svoju priču. U našem istraživanju, analizirali smo nukleinsku DNA naslijeđenu od oba roditelja. Ona daje detaljniju i točniju sliku evolucijske povijesti vrste od mitohondrijske DNA naslijeđene samo od majke,“ kaže Axel Janke, BiK – F, glavni autor istraživanja koje je predvodio nedavno sekvenciranje DNA genoma smeđeg medvjeda. On nastavlja: „Zaključivati o evolucijskoj povijesti vrste isključivo prema mitohondrijskom DNA je kao rješavati zagonetku sa samo nekoliko od mnogo dijelova. Treba proučavati mnogo genetskih markera (loci) da bi se sklopila cijela slika.“

Genom nosi dokaze o prošlim klimatskim nestabilnostima
Novi genetski podaci upućuju na to da su polarni medvjedi prošli kroz teška vremena tijekom njihove 600 000 godišnje evolucijske povijesti. Polarni medvjedi pokazuju mnogo manju genetsku raznolikost od smeđih medvjeda. Za to su vjerojatno zaslužne dramatične redukcije u veličini populacije u prošlosti. Možda se to vrijeme podudarilo s fazama klimatskog zatopljenja. Hoće li polarni medvjedi biti sposobni preživjeti trenutnu fazu topljenja morskog leda nije sigurno. Prvo, ljudski utjecaji ubrzavaju ritam klimatskih promjena i Arktik bi mogao doseći više temperature nego u prijašnjim interglacijalnim toplim fazama. Dodatno, mnogi predmeti vezani za ljude su prijetnja današnjim polarnim medvjedima.

Polarni medvjedi koji koloniziraju obalna područja zbog otapanja morskog leda dolaze u doticaj s ljudskim obitavalištima te su mnogi polarni medvjedi ubijeni. Osim progona, polarni medvjedi su suočeni s drugima – evolucijski novima – prijetnjama, uključujući zagađenje kemikalijama u hranidbenom lancu. „Ako smo u opasnosti da izgubimo polarne medvjede u našoj eri, morali bi se zapitati koju smo ulogu igrali u njihovom uništenju. Oni su očito uspjeli preživjeti prijašnje tople faze,“ zaključuje Hailer nakon širokih implikacija istraživanja.

Izvor: ScienceDaily

Podijeli.