Как формируются виды: о чем говорит нам переплетение истории белого и бурого медведей

Ископаемая челюсть белого медведя, жившего от 115 000 до 130 000 лет назад на норвежском архипелаге Шпицберген. Исследование генома включает в себя анализ ДНК, извлеченной из зуба, прикрепленного к этой челюстной кости, который сейчас находится в Музее естественной истории Университета Осло. Предоставлено: Фотография Карстена Сунда, Музей естественной истории (NHM), Университет Осло.

Это сложно. Исследование показало, что в истории полярных и бурых медведей, таких как люди, вместо простых событий расщепления скрываются сложные истории дивергенции и спаривания.

Дата выхода: 6 июня 2022 г.

Фото Шарлотты Линдквист из UB.

Буффало, Нью-Йорк. Новое исследование дает улучшенный взгляд на переплетение эволюционных историй белых и бурых медведей.

Превращение в совершенно отдельные виды не помешало этим животным скрещиваться друг с другом. Ученые знали об этом в течение некоторого времени, но новое исследование опирается на обширный набор данных, включая ДНК из древнего зуба белого медведя, для получения более подробной информации.

Возникающая история раскрывает сложности, подобные тем, что были в истории человеческой эволюции.

«Формирование и сохранение видов может быть хаотичным процессом», — говорит Шарлотта Линдквист, доктор философии, доцент биологических наук Колледжа искусств и наук Университета Буффало и эксперт в области генетики медведей. “То, что произошло с белыми и бурыми медведями, является элегантным аналогом того, что мы знаем об эволюции человека: разделение видов может быть неполным. Поскольку все больше и больше древних геномов извлекаются из древних человеческих групп, включая неандертальцев и денисовцев, мы видим, что произошла примесь. Генетически всенаправленное происходит, когда различные группы древних людей скрещивались с предками современных людей. Белые медведи и бурые медведи — еще один отряд, где вы видите, как это происходит».

«Мы нашли доказательства скрещивания между белыми и бурыми медведями, которые предшествовали древнему белому медведю, которого мы изучали», — говорит она. Кроме того, наши результаты показывают сложную и переплетенную эволюционную историю между бурыми и белыми медведями, с основной ориентацией потока генов в белых медведей от бурых медведей. Это отражает гипотезу, предложенную другими исследователями, о том, что поток генов был однонаправленным и переходил к бурым медведям примерно в разгар последнего ледникового периода. “

Мать белого медведя и ее двухлетние медвежата на северо-западе Гренландии. 1 кредит

Исследование будет опубликовано 6 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences. Под руководством Линдквиста из UB в США; Луис Эррера Эстрелла из Национальной лаборатории геномики биоразнообразия (LANGEBIO) в Мексике и Техасского технологического университета в США; и Кали Липала из Университета Оулу в Финляндии. Тяньин Лан, доктор философии, бывший научный сотрудник с докторской степенью в Университете Буффало, ныне работающий в Daissel Arbor Biosciences, был первым соавтором с LeBala.

Концепция адаптивных арктических белых медведей, улавливающих генетический материал бурых медведей, приспосабливающихся к жизни в низких широтах, является одним из нескольких открытий, представляющих потенциальный интерес для ученых, интересующихся влиянием изменения климата на исчезающие виды.

По мере потепления в мире и уменьшения морского льда в Арктике белые медведи и бурые медведи могут чаще сталкиваться друг с другом в местах, где их ареалы пересекаются. Это делает их общую эволюционную историю особенно интересной темой для изучения, говорит Линдквист.

Разделение видов может быть грязным процессом

Взрослый самец белого медведя на северо-западе Гренландии. 1 кредит

Как объясняет Линдквист, ученые когда-то считали, что современные люди и неандертальцы просто разделились на отдельные виды после эволюции от общего предка. Затем исследователи обнаружили ДНК неандертальца у современных евразийцев, а это означает, что современные люди получили поток генов от неандертальцев в какой-то момент своей общей эволюционной истории, говорит она.

Только позже, добавляет Линдквист, ученые поняли, что эта генетическая примесь также дополнила популяции неандертальцев современными человеческими генами. Другими словами, гибридизация может быть сложной и не обязательно улицей с односторонним движением, говорит она.

Новое исследование медведей рассказывает удивительно похожую историю: исследователи говорят, что анализ находит доказательства гибридизации в геномах как белого медведя, так и бурого медведя, причем белые медведи, в частности, несут сильную подпись потока ДНК от бурых медведей. Линдквист говорит, что предыдущие исследования показали только обратную картину.

“Удивительно, как ДНК может помочь раскрыть историю древней жизни. Направление потока генов определить сложнее, чем просто его присутствие, но эти закономерности необходимы для понимания того, как прошлые адаптации передавались между видами, чтобы придать современным животным их нынешние черты. », — говорит Лебала, доктор философии, научный сотрудник исследовательского отдела математических наук Университета Оулу.

«Популяционная геномика становится все более мощным инструментом для изучения эволюции растений и животных, а также воздействия деятельности человека и изменения климата на виды, находящиеся под угрозой исчезновения», — говорит Эррера Эстрелла, доктор философии, заслуженный профессор кафедры геномики растений и директор Института геномики сельскохозяйственных культур. Устойчивость к абиотическому стрессу в Департаменте технологии растений и почвоведения Техаса. Он также является почетным профессором LANGEBIO. “Медведи рассказывают о видообразовании не больше простых историй, чем эволюция человека. Это новое генетическое исследование показывает, что группы видов млекопитающих могут скрывать сложную историю эволюции”.

Свидетельства из геномов современных медведей и ДНК древних времен

Ископаемая челюсть белого медведя, жившего от 115 000 до 130 000 лет назад на норвежском архипелаге Шпицберген. Исследование генома включает в себя анализ ДНК, извлеченной из зуба, прикрепленного к этой челюстной кости, который сейчас находится в Музее естественной истории Университета Осло. Предоставлено: Фотография Карстена Сунда, Музей естественной истории (NHM), Университет Осло.

В ходе исследования были проанализированы геномы 64 современных белых и бурых медведей, в том числе нескольких новых с Аляски, где были обнаружены оба вида.

Команда также создала новый, более полный геном белого медведя, который жил 115 000–130 000 лет назад на норвежском архипелаге Шпицберген. ДНК древнего белого медведя была извлечена из зуба, прикрепленного к челюстной кости ископаемого, который сейчас находится в Музее естественной истории Университета Осло.

Ископаемая челюсть белого медведя, жившего от 115 000 до 130 000 лет назад на норвежском архипелаге Шпицберген. Исследование генома включает в себя анализ ДНК, извлеченной из зуба, прикрепленного к этой челюстной кости, который сейчас находится в Музее естественной истории Университета Осло. Предоставлено: Фотография Карстена Сунда, Музей естественной истории (NHM), Университет Осло.

Используя этот набор данных, исследователи подсчитали, что белые и бурые медведи стали отдельными видами примерно от 1,3 до 1,6 миллиона лет назад, обновив более ранние оценки некоторых из тех же ученых. Линдквист говорит, что возраст раскола был и остается предметом научных дискуссий, а прошлые межпородные скрещивания и ограниченные ископаемые свидетельства древних белых медведей входят в число факторов, затрудняющих определение времени.

В любом случае: после того, как белые медведи стали самостоятельным видом, численность белых медведей значительно сократилась, а их генетическое удушение в долгосрочной перспективе привело к гораздо меньшему генетическому разнообразию, чем у бурых медведей, говорится в новом исследовании. Результаты подтверждают предыдущие исследования, указывающие на те же тенденции, и добавляют доказательства в поддержку этой гипотезы.

Геном, проанализированный в новом исследовании медведей, включает геном медведя, изображенного здесь в 1995 году на северном склоне Аляски. Ученые задавались вопросом, был ли этот медведь гибридом бурого медведя, но новое исследование показало, что «этот медведь не гибрид, а просто светло-бурый медведь», — говорит Шарлотта Линдквист, биолог из Университета Буффало. Предоставлено: Ричард Шедлер, Департамент охраны дикой природы, Департамент рыбы и дичи Аляски.

В сочетании с анализом потоков генов эти результаты позволяют по-новому взглянуть на хаотичную и переплетенную эволюционную историю белых и бурых медведей.

В состав международной исследовательской группы вошли ученые из UB, LANGEBIO, Texas Tech, Университета Оулу, Северо-Западного института искусств и наук, Департамента рыбы и дичи Аляски, Музея естественной истории Университета Осло, Технологического университета Наньян, Университета Хельсинки и Орхусского университета. .

Исследование финансировалось Национальной службой рыболовства и дикой природы, Национальным научным фондом США, Департаментом рыбы и дичи Аляски и Геологической службой США.

Контактная информация СМИ

Leave a Comment