«Прыгающие гены»: Как гренландские белые медведи пытаются эволюционировать в ответ на потепление
Новое исследование указывает на то, что тепловой стресс, вероятно, провоцирует генетические мутации у популяции белых медведей на юго-востоке Гренландии.
Вид в целом тяжело переживает изменения глобального климата. Уровень морского льда достиг рекордного минимума в феврале, а потепление планеты поднимает уровень моря. Эти изменения угрожают белым медведям, жизнь и охота которых неразрывно связана с тающими ледяными просторами.
Однако группа белых медведей (Ursus maritimus) в южной Гренландии, возможно, эволюционирует, чтобы справиться со сложными условиями. Исследователи обнаружили связь между изменениями в ДНК белых медведей и повышением температур.
Исследование, опубликованное 12 декабря в журнале Mobile DNA, «впервые показывает, что уникальная группа белых медведей в самой теплой части Гренландии использует „прыгающие гены“ для быстрой перезаписи собственной ДНК, что может быть отчаянным механизмом выживания перед лицом таяния морского льда», — заявила в пресс-релизе ведущий автор исследования Элис Годден, старший научный сотрудник Университета Англии в Великобритании.
«Прыгающие гены», также известные как транспозоны или мобильные генетические элементы, — это фрагменты ДНК, способные перемещаться из одного участка генома в другой. В зависимости от места встраивания в генетический код организма, транспозоны могут менять активность других генов. Более трети генома белого медведя состоит из транспозонов (у растений эта цифра может достигать 70%). Для сравнения, в геноме человека транспозоны составляют около 45%.
Авторы нового исследования полагают, что транспозоны помогают белым медведям адаптироваться к изменению климата.
Исследование 2022 года, опубликованное в журнале Science, описало изолированную популяцию белых медведей на юго-востоке Гренландии, которая в меньшей степени зависит от морского льда. Эта группа отделилась от сообщества медведей северной Гренландии около 200 лет назад, и их ДНК отличалась от ДНК северных сородичей. Новое исследование развивает эти более ранние выводы.
Ученые проанализировали ДНК 17 взрослых белых медведей из Гренландии — 12 из более холодного северо-востока и 5 из группы на более теплом юго-востоке. Они сравнили активность транспозонов в двух популяциях, а затем сопоставили эти данные с климатическими показателями.
В юго-восточной популяции были обнаружены изменения в генах, связанных с тепловым стрессом, старением, метаболизмом, а также с переработкой жиров, что критически важно в условиях дефицита пищи. Согласно исследованию, это позволяет предположить, что медведи, возможно, «приспосабливаются к более теплым условиям».
«Сравнивая активные гены этих медведей с местными климатическими данными, мы обнаружили, что рост температур, судя по всему, вызывает резкое увеличение активности „прыгающих генов“ в ДНК медведей юго-восточной Гренландии, — пояснила Элис Годден. — По сути, это означает, что у разных групп медведей различные участки ДНК изменяются с разной скоростью, и эта активность, похоже, связана с их конкретной средой и климатом».
Несмотря на потенциальную способность медведей адаптироваться к более теплому климату и меньшему количеству льда, Годден предупредила, что изменение климата по-прежнему представляет реальную угрозу для вида.
«Мы не можем проявлять самоуспокоенность; это открытие дает некоторую надежду, но не означает, что угроза исчезновения белых медведей стала меньше, — подчеркнула она. — Нам по-прежнему необходимо делать все возможное, чтобы сократить глобальные выбросы углерода и замедлить рост температур».
Это открытие ставит перед учеными новые вопросы. Насколько быстрой и эффективной может быть такая «ускоренная» геномная адаптация? Способна ли она компенсировать стремительную потерю жизненно важной среды обитания — морского льда — или является лишь временной отсрочкой? Исследователи планируют продолжить мониторинг этой уникальной популяции, чтобы понять, передаются ли эти генетические изменения потомству и как они влияют на выживаемость медведей в долгосрочной перспективе. В то время как природа демонстрирует удивительную пластичность, эта история является скорее тревожным сигналом о масштабах антропогенного воздействия, заставляющего виды прибегать к экстремальным генетическим мерам, чем поводом для оптимизма. Будущее белых медведей по-прежнему висит на волоске между ледником и бездной, и их судьба напрямую зависит от действий человечества.
