Геном 100 000-летнего белого медведя обнаруживает древнее скрещивание с бурыми медведями

Анализ древней ДНК 100 000-летнего белого медведя выявил широко распространенное скрещивание между белыми и бурыми медведями во время последнего теплого ледникового периода ледникового периода, оставив поразительное количество предков белого медведя в геномах всех живых существ. . бурые медведи

Исследование, которое возглавили ученые из Калифорнийского университета в Санта-Круз, было опубликовано 16 июня. Природная среда и эволюция. Исследователи получили древнюю ДНК из черепа белого медведя, найденного в 2009 году на побережье моря Бофорта в Арктике Аляски. Ученые назвали медведя «Бруно», хотя позже анализ ДНК показал, что это была самка.

«Наличие древнего элемента бруно позволило обнаружить событие древней примеси, которое затронуло всех ныне живущих бурых медведей», — сказал первый автор Минг-Шан Ван, научный сотрудник лаборатории палеогеномики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Автор корреспонденции Бет Шапиро, профессор экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Санта-Круз и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза, сказала, что генетический анализ команды показывает, что Бруно принадлежит к группе белых медведей, которые были предками современных белых медведей. . В какой-то момент, возможно, около 125 000 лет спустя, сказала она, родословная белых медведей, ведущая к бруно и бурому медведю, пересекла пути всех ныне живущих бурых медведей и пересекла их.

В результате этой древней смеси предки белого медведя составляют до 10% геномов современных бурых медведей. «Мы бы никогда не увидели этого без генома Бруно, потому что все живущие бурые медведи имеют эту смесь как часть своих геномов», — сказал Шапиро.

Хотя белые медведи и бурые медведи являются отдельными видами с поразительными различиями во внешнем виде, поведении и среде обитания, они тесно связаны между собой и могут легко скрещиваться, когда их ареалы пересекаются. Сообщений о гибридах в последние годы стало больше, поскольку климат становится теплее и силы морского льда исчезают для белых медведей над арктическими прибрежными районами, в то время как бурые медведи расширяют свой ареал на север.

Предыдущие исследования древней ДНК показали, что смешение происходило в определенных группах бурых медведей по крайней мере четыре раза между 15 000 и 25 000 лет назад. Во всех случаях направление потока генов было от белых медведей к бурым медведям.

«Смешанные особи, если они выживают, поступают так же, как бурые медведи, вероятно, потому, что им трудно успешно охотиться на морском льду, если они не полностью белые», — объяснил Шапиро. «Белые медведи всегда были небольшой группой, не отличающейся большим генетическим разнообразием».

Новое исследование находит некоторые доказательства возможного потока генов от бурых медведей к линии Бруно, но отсутствие примеси у белых медведей сегодня подтверждает идею о том, что предки бурых медведей снижают приспособленность медведя к жизни в качестве белого медведя. В отличие от бурых медведей около 500 000 лет назад белые медведи превратились в узкоспециализированных охотников на морских млекопитающих на льду Арктики. Бурые медведи, напротив, являются универсалами, которые широко распространены в Северной Америке, Европе и Азии.

Бруно пережил период изменения климата после пика ледникового теплого периода, когда температура и уровень моря были намного выше, чем сейчас. Подобные условия можно ожидать и в будущем в результате быстрого изменения климата в результате сжигания ископаемого топлива и другой деятельности человека. По мере того, как арктический морской лед сокращается, многие популяции белых медведей борются за выживание.

«Если быстрое, аномальное и экстремальное антропогенное потепление в Арктике, которое мы документируем сегодня, не ослабнет, неясно, есть ли у белых медведей морская ледяная среда обитания, в которую они могли бы вернуться и генетически выжить», — сказал соавтор Ян Стирлинг, один из полярных авторов. Она биолог и научный сотрудник Канадского агентства по охране окружающей среды и изменению климата.

По словам Шапиро, “мы не должны удивляться, увидев, что смешивание происходит снова сегодня, поскольку изменения климата и эти виды пересекаются и снова сталкиваются друг с другом в дикой природе. Изменение климата способствует обмену генами между тем, что мы считаем разными видами”.

Климатические сдвиги, которые сближали белых и бурых медведей в прошлом, включают ледниковые периоды, когда морской лед был более обширным, что позволяло белым медведям смешиваться с бурыми медведями на юго-востоке Аляски, Курильских островах и даже в Ирландии. Бурые медведи в этих местах (ныне вымершие в Ирландии) приобрели дополнительные гены белого медведя в дополнение к древней смеси, обнаруженной геномом Бруно.

О том, что бурые медведи могли получить от своих полярных предков, ученые могут только догадываться. «Возможно, бурые медведи получили что-то крутое от белых медведей, но на данный момент мы не можем быть уверены», — сказал Шапиро.

То, что череп Бруно был найден, было совпадением. Соавторы Памела Гроувс, Дэниел Манн и Майкл Кунс из Университета Аляски в Фэрбенксе в 2009 году шли по побережью моря Бофорта, чтобы изучить недавнюю береговую эрозию, когда они обнаружили череп, покоящийся над линией прилива.

«Мы даже не искали кости, так как обычно находим старые кости в сотне миль от суши, где они хранились в вечной мерзлоте вдоль тихих рек», — сказал Гроувс. Поскольку белые медведи большую часть жизни проводят в море, найти останки белого медведя очень необычно. Бруно — единственный когда-либо зарегистрированный череп древнего белого медведя и единственная кость древнего белого медведя, известная в Северной Америке.

«Понимание того, как прошлые изменения климата приводили к взаимодействию между организмами, имеет решающее значение для прогнозирования того, как текущие изменения приведут к появлению новых организмов, увеличению передачи болезней или повлияют на природные ресурсы», — сказал Лесли Ресслер, директор программы Национального научного фонда США или общества. ”

Другой соавтор — Джемма Мюррей из Кембриджского университета. Алисса Верчинина, Меган Спелл, Джошуа Кэп, Рассел Корбетт Детиг, Сара Крамп и Ричард Грин из Калифорнийского университета в Санта-Круз; Кристин Лидер из Вашингтонского университета, Сиэтл; и Любовь Дален в Шведском музее естественной истории в Стокгольме.

Эта работа была поддержана Национальным научным фондом и арктическим полевым офисом Управления по управлению земельными ресурсами.

Leave a Comment