خرس‌ قطبی به‌تازگی برای زندگی در شرایط یخبندان تکامل یافته است_مستطیل زرد

شمالگان مهمان‌نوازترین مکان روی زمین نیست. برخی از حیوانات آنجا همانند گوزن شمالی چندین سازگاری ژنتیکی دارند که به‌لطف آن‌ها می‌توانند با شرایط سخت زندگی سازگار شوند. اکنون به‌نظر می‌آید که یکی از شکارچیان برتر شمالگان نیز از این قاعده مستثنی نیست.

دانشمندان در حال محاسبه‌ی وقتی می باشند که خرس‌های قطبی (Ursus maritimus) امکان پذیر برخی از ژن‌هایی را که آن‌ها را از خرس قهوه‌ای جدا می‌کند (Ursus arctos) تکامل داده باشند. تجزیه‌و‌تحلیل ژنومی تازه مشخص می کند که خرس قطبی امکان پذیر همین ۷۰هزار سال پیش تحول کرده باشد.

خرس‌های قطبی به خرس‌های قهوه‌ای زیاد نزدیک می باشند، اما سازگاری‌های کلیدی بسیاری دارند که پشتیبانی می‌کند در شرایط یخبندان شمالگان زنده بمانند؛ برای مثال دارای دو لایه خز می باشند که به گرم و خشک ماندنشان پشتیبانی می‌کند. اولی یک لایه‌ی پرزدار بزرگ نزدیک پوست است و لایه‌ی دیگر از موهای بلندتری به نام موهای محافظ راه اندازی شده است که همانند کت بارانی عمل می‌کنند.

رنگ سفید روشن خز به استتار پشتیبانی می‌کند. این چنین خرس‌های قطبی می‌توانند مقادیر بسیاری کلسترول را بدون صدمه‌رسیدن به قلب هضم کنند که پشتیبانی می‌کند تا با خوردن فوک‌ها و حتی برخی از گونه‌های نهنگ همانند نهنگ سفید سازگار باشند.

در مطالعه، تیم تحقیقاتی ژنوم ۱۱۹ خرس قطبی مدرن، ۱۳۵ خرس قهوه‌ای مدرن و دو خرس قطبی فسیل‌شده را تجزیه‌و‌تحلیل کردند. یکی از فسیل‌ها، استخوان فک پولپینتن از مجمع‌الجزایر نروژی سوالبار است که قدمت آن بین ۱۳۰هزار تا ۱۰۰هزار سال پیش است. فسیل دیگر یک جمجمه‌ی خرس قطبی نابالغ به نام برونو می بود که در دریای بوفور آلاسکا اشکار شد. برونو خرس ماده‌ای می بود که بین ۱۰۰هزار تا ۷۰هزار سال پیش زندگی می‌کرد و ژنوم آن به دانشمندان پشتیبانی کرد تا به بازدید واگرایی خرس قهوه‌ای و خرس قطبی بپردازند.

مایکل وستبری، یکی از نویسندگان مطالعه و زیست‌شناس تکاملی دانشگاه کپنهاگ، به پاپیولار ساینس او گفت: «ما واریانت‌هایی اشکار کردیم که امکان پذیر در ۷۰هزار سال قبل انتخاب شده باشند (یعنی در خرس‌های قطبی فسیلی نبوده‌اند). همیشه فکر بر این می بود که هنگامی خرس‌های قطبی از خرس‌های قهوه‌ای جدا خواهد شد، باید به شدت در یک تحول تکاملی سریع با شمالگان سازگار شده باشند. با‌این‌حال، نتایج ما مشخص می کند که امکان پذیر اینطور نبوده باشد و انطباق با قطب شمال فرآیندی تدریجی‌تر بوده است.»

تیم تحقیقاتی ژنوم‌ها را برای تعیین زمان انتخاب‌شدن هفت ژن کلیدی سازگاری‌های شمالگان قیاس کرد. تیم دریافت که برای چهار ژن (ABCC6 و AIM1 و COL5A3 و POLR1A)، کل ژنوم‌های خرس قطبی دارای یک واریانت دی‌ان‌ای می باشند. این حالت، آلل ثابت نامیده می‌بشود که تنها واریانت حاضر برای یک ژن خاص در یک جمعیت است.

با‌این‌حال، ژنوم خرس قهوه‌ای آلل‌های بسیاری داشت که مشخص می کند که این ژن‌ها قبلاً برای برخی از اجداد خرس قطبی باستانی انتخاب شده بودند و خرس‌های قطبی در اغاز تکامل خود سازگاری‌هایی با حیات شمالگان داشتند.

با‌این‌حال، سه ژن به نام‌های APOB و LYST و TTN حاوی آلل‌هایی بودند که در ژنوم‌های خرس قطبی مدرن تثبیت شده می بود، اما در ژنوم‌های باستانی این‌طور نبوده است. ژن‌های APOB و LYST و TTN با عملکردهای قلبی عروقی مرتبط می باشند. APOB و TTN با متابولیسم مرتبط می باشند و APOB و LYST نیز با رنگدانه مرتبط می باشند.

تیم تحقیقاتی معتقد است که این ژن‌ها امکان پذیر با سازگاری‌هایی مرتبط باشند که برای بقای خرس‌های قطبی در تاریخ جدیدتر، احتمالا در اواخر آخرین عصر یخبندان، الزامی بوده است. این چنین اشکار نیست که آیا دیگر حیوانات شمالگان سازگاری‌های شبیهی روی ژن‌هایی که بر رنگ خز، سلامت قلب و متابولیسم تأثیر می‌گذارد دارند یا خیر.

وستبری می‌گوید: «من فکر می‌کنم کپی‌هایی از این ژن‌ها[ی سازگاری با شمالگان] در اکثر حیوانات یافت می‌بشود، اما امکان پذیر واریانت‌های خاص خرس قطبی باشد که به آن اجازه داده در شمالگان زندگی کنند. ما بازدید نکردیم که آیا هیچ حیوان فرد دیگر در شمالگان دارای همان واریانت‌های شبیه است یا خیر، اما برای مطالعه بعدی [موضوع] جالبی خواهد می بود.»

یافته‌های مطالعه در ژورنال BMC Genomics انتشار شده است.