Klimaendringene forårsaket sannsynligvis isbjørn for å utvikle seg raskt


Klimaendringer kan for tiden truet overlevelsen av isbjørner ( Ursus maritimus ), men liknende skift ser ut til å ha spilt en viktig rolle i å bringe arten til virkelighet i den ikke altfor fjerne fortiden. Forskere kunngjorde i dag at de har sekvensert mitokondriske genom av en gammel isbjørn. De genetiske sporene som de fant i bjørnenes 110.000

Klimaendringer kan for tiden truet overlevelsen av isbjørner ( Ursus maritimus ), men liknende skift ser ut til å ha spilt en viktig rolle i å bringe arten til virkelighet i den ikke altfor fjerne fortiden.
Forskere kunngjorde i dag at de har sekvensert mitokondriske genom av en gammel isbjørn. De genetiske sporene som de fant i bjørnenes 110.000 til 130.000 år gamle kjevebunn, viser at arten sannsynligvis splittet fra brune bjørner ( U. Arctos ) for 150.000 år siden, på et tidspunkt da spesialisering i arktisk levende ble raskt en fordel i stedet for en forpliktelse.
Artens raske evolusjon skaper nytt lys på en av de symbolske artene av klimaendringer. Selv om rasen er blitt et populært flaggskipsart for problemet, visste forskerne lite om hvordan tidligere klima påvirket bjørnens evolusjonære suksess.
Det nye genetiske portret gir en fastere ramme til isbjørnenes relativt raske tilpasninger tidligere. "Fra et bevaringsperspektiv forteller det oss at isbjørnen har vært gjennom oppvarmingsperioder før, " sier Lisette Waits, professor i Institutt for fiske- og viltressurser ved Idaho Universitet, som ikke var involvert i forskningen.
Bjørnens mitokondriske genom er den eldste som ennå er rapportert fra et pattedyr, nesten dobbelt så gammelt som det mammut-genomet. Resultatene ble publisert i 1. mars online utgave av Proceedings of the National Academy of Sciences .
Parsing isbjørnen
For å komme frem til det nye portrettet av isbjørnevolusjonen brukte forskerne høy gjennomstrømningssekvensering (en rask DNA-sekvenseringsteknikk) for å sammenligne den genetiske informasjonen som ble hentet fra den gamle isbjørnens kjeveben med den av seks mitokondrielle genomer av to moderne isbjørner og fire brune bjørner fra ulike habitater. De fant ut at isbjørnen, som hadde kjevbenet, ble sekvensert "eksisterte svært nær den siste vanlige forfaren til isbjørner og brune bjørner." Tidligere estimater av isbjørnevolutionen hadde plassert splittelsen hvor som helst fra 70.000 år siden til over en million år siden.
Et mitokondrielt genom gir ikke bort fysiologiske hemmeligheter som det mer komplette atomgenomet (som den 4.000 år gamle en nylig fullført for et gammelt menneske). Så de genetiske fragmentene kan ikke fortelle oss fargen eller tykkelsen til dette dyrets pels. Men det gir et visst perspektiv til artens og individets genetiske stamtavle.
Dommer fra sammenligninger av moderne bjørngenetikk, anslås det at de felles forfedrene til virkelig moderne isbjørn bodde for 45.000 år siden, og overlevde det som kan ha vært en populasjonsflaskehals som følge av endring av klimamønstre.
Å oppdage kjevebenet (fra bjørnens venstre mandel) var en prestasjon i seg selv. "Bare å finne en slik gammel fossil var ganske fantastisk, " sier Charlotte Lindqvist, en assisterende professor ved Statens Universitet i New York i Buffalo og leder forfatteren av studien. Som forskerne påpekte, fordi isbjørne lever hovedsakelig på sjøis, havner deres rester ofte i havet. Men denne sjeldne relikvie ble funnet i 2004 på et lite spott på Norges Svalbard-øy.
Etter å ha blitt bevart i stor grad av det kalde, tørre klimaet, inneholder fragmentet, som inneholder en hjørnetann, fortsatt noen genetiske rester. - Det var også ganske forbausende, sier Lindqvist. Hun og hennes kolleger var også i stand til å finne ut litt om bjørnens spisevaner. "Fra isotopanalyse kunne vi få en god ide om sin fôringsøkologi, og det passer veldig bra på toppen av fôringskjeden av marine pattedyr", som isbjørn i dag, noterer hun.
Og selv uten de genetiske åpenbaringene, gir kjevebenet seg et par tips om individet. "Vi kan si at det var sannsynligvis en mannlig voksen isbjørn av en størrelse som finnes i moderne isbjørner og hadde en fôringsøkologi som ligner i dag, " sier Lindqvist.
"Jeg er veldig imponert over deres oppnåelse, " sier Waits, som tidligere hadde publisert estimater om isbjørns genetiske opprinnelse som samsvarer tett med de nye funnene.
Kissing fettere
Nyheten om disse funnene kommer på hælene i en februarrapport at grizzlybjörnene har gått inn på isbjørnens territorium i Canadas Wapusk nasjonalpark i Manitoba. Observasjonen har vært opptatt av mange naturvernere, som bekymrer seg om grizzlene som konkurrerer med - eller til og med angripende isbjørner. Men konkurrenter, selv om de kan være, er grizzlybjörn (som tilhører den brune bjørnenes underarter Ursus arctos horribilis ) så nærstående at de to artene kan produsere fruktbar avkom.
Ankomsten av grizzlies til isbjørnlandet åpner et nytt sett med spørsmål om isbjørnens genetiske fremtid midt i nye funn om fortiden deres. "Vi vet fra tidligere observasjon at isbjørner og brune bjørner kan hybridisere, så det er et helt nytt potensial for endring i spesiering eller endring i isbjørnens genbasseng eller forandring i brønnbjørnens genbasseng, " sier Waits.
Og isbjørner er ikke de eneste som havner nysgjerrig nær fettere. En gruppe av brune bjørner på Alaskas Alexander-skjærgård har faktisk en genetisk sminke nærmere knyttet til moderne isbjørner enn deres andre brune bjørner andre steder rundt om i verden.
Bevaring gjennom klimaendringer
Lindqvist og hennes team ser det kjernefysiske genomet som deres neste skritt i å spore ned isbjørnens fortid - og muligens deres fremtid. Flere ledetråder fra den koden, sier Lindqvist, kan "gi oss et genetisk vindu inn i tidligere miljøer og inn i hvordan isbjørner utviklet seg som svar på klimaendringer."
Et kjernefysisk genom ville gi forskerne mer avgjørende opplysninger om isbjørnenes fysiske egenskaper, noe som belyste hvordan eieren av den gamle kjevebenet utviklet seg til å herske over det harde landskapet. For eksempel sier Lindqvist, "Hvis vi er i stand til å hente mer av det nukleare genomet, vil vi kunne få tak i minst noen gener som er kjent for å ha ansvaret for frakkfarger i andre pattedyr."
Og leksjoner fra disse antikke og tynne pakkene med informasjon kan gjøre en forskjell i bevaringspraksis i fremtiden. "Det er mange veldig kraftige måter vi kan bruke genetikk for bevaring og ledelse, " sier Waits. Hun undersøker samspillet mellom genetikk og landskapet selv for å bedre forstå hvordan endringer i habitat - enten klimatisk eller menneskeskapt - påvirker en artes genetiske sminke over tid i håp om å forbedre dyrelivskorridorer og ledelse under forholdene for klimaendringer og fortsatt menneskelig utvikling .
Isbjørnenes korte historie har allerede åpenbart seg for å være en av de ferske evolusjonære trekkene. Og de nye funnene presenterer "et annet eksempel på hvordan raskt i evolusjonære termer-arter kan utvikle seg", forteller Lindqvist, en lære vi også kjenner godt fra menneskelig evolusjon. "Dette er bare et annet forbløffende eksempel på at en slik spesialisert art kan utvikle seg ganske raskt for å sannsynligvis fylle en åpning av habitat - en ny nisje som respons på klimaendringene." Og det lover å spille en viktig rolle, forfatterne påpekte, for å forstå "hvordan isbjørner vil kunne takle de forutsete endringene i deres viktigste habitat."

Hva har en ubåt, en rakett og en fotball til felles?Storms kan øke hastigheten på ozonet over USADel 8: Håndtering av Habitat DestructionEr naturgass mer klimavennlig?  Forskere kart Tusenvis av lekkasjer i Washington, DCStamcellebehandling for hjertesvikt får en Gull-Standard-prøveTviler Cloud Claims of Metallic HydrogenMenneskelig overbefolkning: Fortsatt et problem av bekymring?Batter Up: Shattering Sticks Opprett fare i MLB Ballparks