Эволюция белых медведей связана с изменением климата, новое исследование ДНК
Полногеномный анализ показывает, что численность белых медведей колебалась вместе с изменением климата, и эти животные могли скрещиваться с бурыми медведями после того, как стали отдельным видом миллионы лет назад.
Анализ вновь секвенированных геномов белых медведей дает важные ключи к эволюции вида, предполагая, что изменение климата и генетический обмен с бурыми медведями помогли сформировать белого медведя в его современном виде. Международное исследование под руководством Университета штата Пенсильвания и Университета Буффало обнаружило свидетельства того, что размер популяции белых медведей менялся в зависимости от ключевых климатических событий за последний миллион лет, увеличиваясь в периоды похолодания и сокращаясь в более теплые времена.
Исследование также предполагает, что хотя белые медведи эволюционировали в отдельный вид около 4–5 миллионов лет назад, они могли скрещиваться с бурыми медведями вплоть до гораздо более недавнего времени. Эти тесные связи могут быть связаны с изменениями климата Земли, когда отступление ледников приводило к большему контакту двух видов по мере пересечения их ареалов.
«Возможно, мы видим намек на то, что в действительно теплые времена белые медведи меняли свой образ жизни, вступали в контакт и действительно скрещивались с бурыми медведями», — сказал соавтор исследования Стефан Шустер.
Исследование, опубликованное 23 июля 2012 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, является наиболее масштабным на сегодняшний день анализом ДНК белых медведей. Международная команда секвенировала и проанализировала ядерные геномы 28 разных медведей.
«Мы создали первоклассный набор данных, включая глубокое покрытие последовательностей для полных геномов одного белого медведя, трех бурых медведей и одного черного медведя, а также более низкое покрытие для 23 дополнительных белых медведей, включая особь возрастом 120 тысяч лет», — отметил Шустер.
Используя этот обширный массив данных, ученые обнаружили, что белые медведи на самом деле являются более древним видом, чем считалось ранее, — намного древнее, чем предполагало недавнее исследование, оценившее возраст вида в 600 000 лет (тот анализ рассматривал только небольшие сегменты ДНК).
«Мы показали, основываясь на рассмотрении всей последовательности ДНК, что предыдущие выводы были совершенно ошибочными. Мы оцениваем, что разделение произошло 4–5 миллионов лет назад», — сказал соавтор Уэбб Миллер.
Это означает, что белые медведи определенно переживали периоды потепления в истории Земли. Однако исследователи предупреждают, что выживание вида на протяжении нескольких миллионов лет не гарантирует его будущего существования.
Моделируя исторические популяции белого медведя с помощью компьютерных симуляций, ученые впервые увидели, как демографическая история вида отслеживает климатическую историю Земли: увеличение численности в конце раннего плейстоцена, когда планета сильно охладилась, и непрерывное сокращение популяции в более теплые времена.
«Мы также обнаружили, что сегодня белые медведи встречаются в гораздо меньшем количестве, чем в доисторические времена. Они действительно потеряли большую часть своего прежнего генетического разнообразия, и из-за этого, вероятно, стали более уязвимыми к угрозам изменения климата», — отметила старший автор Шарлотта Линдквист.
Расхождения в оценке возраста вида между новым и прошлыми исследованиями могут объясняться скрещиванием белых и бурых медведей после их разделения.
Новый анализ выявил больше генетического сходства, чем было известно ранее, между белыми медведями и бурыми медведями ABC — изолированной группой с юго-востока Аляски, — что указывает на обмен генами после разделения видов.
«Митохондриальные последовательности бурых медведей ABC гораздо больше похожи на последовательности белых медведей, чем других бурых медведей. Мы картировали такие регионы, которые составляют 5–10% от их общей ДНК. Таким образом, гибридизация бурых и белых медведей, недавно наблюдавшаяся в арктической Канаде, несомненно, способствовала формированию эволюционной истории современного белого медведя», — пояснил Миллер.
Исследование также начало затрагивать вопрос о том, что делает белого медведя белым медведем. Были идентифицированы гены, которые могут быть ответственны за такие черты, как пигментация и высокое содержание жира в молоке, позволяющие выживать в арктическом климате на особой диете.