Как формируются виды: что говорит нам запутанная история отношений белых и бурых медведей
Новое исследование дает более детальное представление о переплетенных эволюционных историях белых (полярных) и бурых медведей.
Разделение на разные виды не полностью остановило спаривание этих животных друг с другом. Ученые знали об этом, но новое исследование, основанное на расширенном наборе данных, включая ДНК из древнего зуба белого медведя, позволило выявить больше деталей.
Возникающая картина показывает сложности, аналогичные тем, что осложняют историю эволюции человека.
"Формирование и поддержание видов может быть запутанным процессом", — говорит Шарлотта Линдквист, эксперт по генетике медведей. То, что произошло с белыми и бурыми медведями, — это четкая аналогия с тем, что мы узнаем об эволюции человека: разделение видов может быть неполным. По мере восстановления древних геномов архаичных людей, включая неандертальцев и денисовцев, мы видим, что происходило многонаправленное генетическое смешение. Белые и бурые медведи — еще одна система, где мы наблюдаем это явление.
"Мы находим свидетельства скрещивания белых и бурых медведей, которое произошло раньше, чем жил изученный нами древний белый медведь. Более того, наши результаты демонстрируют сложную, переплетенную эволюционную историю, причем основной поток генов направлялся в белых медведей от бурых. Это опровергает гипотезу о однонаправленном потоке генов в бурых медведей во время пика последнего ледникового периода", — говорит Линдквист.
Исследование будет опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. Его возглавляли Шарлотта Линдквист, Луис Эррера-Эстрелья и Калле Леппаля. Соавтором выступил Тяньин Лан.
Идея о том, что адаптированные к Арктике белые медведи получали генетический материал от бурых медведей, адаптированных к жизни в более низких широтах, представляет интерес в контексте изменения климата и его влияния на угрожаемые виды.
По мере потепления и сокращения арктических льдов белые и бурые медведи могут встречаться чаще в местах пересечения их ареалов, что делает их общую эволюционную историю особенно интригующей для изучения.
Разделение видов — запутанный процесс
Ученые считали, что современные люди и неандертальцы просто разделились на разные виды. Затем в современных евразийцах обнаружили ДНК неандертальцев, что подразумевало приток генов. Позже выяснилось, что это смешение также пополняло генофонд неандертальцев генами современных людей. То есть, скрещивание может быть сложным, не обязательно однонаправленным.
Новое исследование медведей раскрывает удивительно похожую историю: анализ обнаружил свидетельства гибридизации в геномах как белых, так и бурых медведей, причем белые медведи несут явный след притока ДНК от бурых. Более ранние работы предполагали обратную картину.
"Захватывающе, как ДНК помогает раскрыть древнюю историю жизни. Определить направление потока генов сложнее, чем просто его наличие, но эти закономерности vital для понимания того, как прошлые адаптации передавались между видами", — говорит Калле Леппаля.
"Геномная популяционная биология — это мощный инструмент для изучения эволюции и эффектов человеческой деятельности и изменения климата на исчезающие виды. Медведи не дают простых историй видообразования, как и эволюция человека", — добавляет Луис Эррера-Эстрелья.
Данные геномов современных медведей и ДНК древнего зуба
Исследование проанализировало геномы 64 современных белых и бурых медведей, включая новые геномы с Аляски.
Команда также получила новый, более полный геном белого медведя, жившего 115 000–130 000 лет назад на архипелаге Шпицберген. ДНК была извлечена из зуба, прикрепленного к субфоссильной челюстной кости, хранящейся в Музее естественной истории Университета Осло.
На основе этих данных исследователи оценили, что белые и бурые медведи начали разделяться на виды около 1.3–1.6 миллиона лет назад, обновляя предыдущие оценки. Время разделения остается темой научных дебатов из-за прошлого скрещивания и ограниченных ископаемых свидетельств.
После видообразования белые медведи пережили резкое сокращение популяции и длительное генетическое "бутылочное горлышко", что привело к гораздо меньшему генетическому разнообразию по сравнению с бурыми медведями. Эти выводы подтверждают прошлые исследования.
Вместе с анализом потока генов эти результаты дают новое понимание запутанной, переплетенной эволюционной истории белых и бурых медведей.