شمالگان میهمان‌نواز‌ترین مکان روی زمین نیست، اما برخی حیوانات همانند گوزن شمالی سازگاری‌های ژنتیکی دارند که به آن‌ها امکان بقا در شرایط سخت را می‌دهد. اکنون محققان دریافتند که یکی از شکارچیان برتر این منطقه نیز از این قاعده مستثنی نیست.
دانشمندان با تجزیه‌و‌تحلیل ژنومی تازه، زمانی را محاسبه کرده‌اند که خرس‌های قطبی ژن‌هایی را که آن‌ها را از خرس قهوه‌ای جدا می‌کند، تکامل داده‌اند. نتایج نشان می‌دهد خرس قطبی حدود ۷۰ هزار سال پیش این تحولات را تجربه کرده است.
خرس‌های قطبی از نظر ژنتیکی به خرس‌های قهوه‌ای بسیار نزدیک هستند، اما سازگاری‌های کلیدی متعددی دارند که زندگی در یخ‌های شمالگان را ممکن می‌سازد. آن‌ها دو لایه خز دارند لایه داخلی پرزدار و نزدیک پوست، و لایه بیرونی از موه‌ای بلند محافظ که در برابر باران و برف عایق عمل می‌کند. رنگ سفید خز استتار طبیعی فراهم می‌کند و سیستم متابولیک آن‌ها قادر است مقادیر زیادی کلس‌ترول را بدون آسیب به قلب هضم کند، تا بتوانند از فوک‌ها و نهنگ‌هایی مانند نهنگ سفید تغذیه کنند.
جدایی تکاملی در یک می‌لیون سال پیش
محققان معتقدند خرس‌های قطبی و قهوه‌ای از نظر تکاملی در دوران نسبتا تازه، یعنی تقریبا یک می‌لیون سال پیش، از هم جدا شده‌اند. اما اینکه چگونه و دقیقا چه زمانی خرس‌های قطبی با محیط شمالگان سازگار شدند، تا کنون مورد بحث بوده است.
در این مطالعه، تیم تحقیقاتی ژنوم ۱۱۹ خرس قطبی مدرن، ۱۳۵ خرس قهوه‌ای مدرن و دو نمونه فسیل‌شده را تحلیل کردند. یکی از فسیل‌ها، استخوان فک پولپینتن از جزایر سوالبار نروژ است که قدمت ۱۳۰ تا ۱۰۰ هزار سال دارد. فسیل دوم، جمجمه خرس قطبی جوانی به نام برونو بود که در دریای بوفور آلاسکا کشف شده و بین ۱۰۰ تا ۷۰ هزار سال پیش زندگی کرده است. ژنوم برونو به دانشمندان کمک کرد تا زمان واگرایی دو گونه را با دقت بیش‌تری تعیین کنند.
<span class="typography__StyledDynamicTypographyComponent-t787b7-۰ kEXAfZ"عکاس: Pam Grove
مایکل وستبری، یکی از نویسندگان مطالعه و زیست‌شناس تکاملی دانشگاه کپن‌هاگ، به پاپیولار ساینس گفت ما واریانت‌هایی را شناسایی کردیم که احتمالا ۷۰ هزار سال پیش انتخاب شده‌اند (یعنی در خرس‌های قطبی فسیلی وجود نداشته‌اند). همیشه فکر می‌شد که وقتی خرس‌های قطبی از خرس‌های قهوه‌ای جدا شدند، باید به سرعت با شمالگان سازگار شده باشند. اما نتایج ما نشان می‌دهد این فرآیند تدریجی‌تر بوده است.
تیم تحقیقاتی ژنوم‌ها را برای تعیین زمان انتخاب هفت ژن کلیدی سازگاری با شمالگان بررسی کرد. برای چهار ژن (، )، تمام ژنوم‌های خرس قطبی یک واریانت دی‌ان‌ای مشترک داشتند. این حالت، آلل ثابت نامیده می‌شود که تنها واریانت حاضر برای یک ژن خاص در یک جمعیت است.
با این حال، ژنوم خرس قهوه‌ای آلل‌های متنوعی داشت که نشان می‌دهد این ژن‌ها قبلا برای برخی اجداد باستانی خرس قطبی انتخاب شده بودند. بنابراین خرس‌های قطبی در آغاز تکامل خود از پیش سازگاری‌هایی با حیات شمالگان داشتند.
سه ژن کلیدی در اواخر عصر یخبندان
سه ژن دیگر به نام‌های APOB، LYST و TTN حاوی آلل‌هایی بودند که در ژنوم خرس‌های قطبی مدرن تثبیت شده، اما در نمونه‌های باستانی وجود نداشته‌اند. این ژن‌ها با عملکرد‌های قلبی-عروقی مرتبط هستند APOB و TTN با متابولیسم، و APOB و LYST با رنگدانه در ارتباطند.
محققان معتقدند این ژن‌ها احتمالا با سازگاری‌هایی مرتبط هستند که برای بقای خرس‌های قطبی در تاریخ جدید‌تر، احتمالا در اواخر آخرین عصر یخبندان، ضروری شده‌اند. هنوز مشخص نیست آیا سایر حیوانات شمالگان نیز سازگاری‌های مشابه‌ی در ژن‌های مؤثر بر رنگ خز، سلامت قلب و متابولیسم دارند یا خیر.
وستبری افزود من فکر می‌کنم کپی‌هایی از این ژن‌های سازگاری با شمالگان در اکثر حیوانات یافت می‌شود، اما واریانت‌های خاص خرس قطبی است که به آن اجازه می‌دهد در شمالگان زندگی کند. ما بررسی نکردیم که آیا حیوان دیگری در شمالگان واریانت‌های مشابه دارد، اما این برای مطالعات آینده موضوع جذابی خواهد بود.
یافته‌های این مطالعه در ژورنال BMC منتشر شده است.
این مقاله به پایان رسیده و محتوای بیش‌تری از متن منبع برای باز‌نویسی وجود ندارد.