Morska struja u Arktičkom okeanu trenutno je najtoplija u poslednjih 125.000 godina, a temperature nastavljaju da rastu. Zbog ovog zagrevanja, očekuje se da će više od dve trećine polarnih medveda izumreti do 2050. godine, dok se potpuni nestanak vrste predviđa do kraja ovog veka.
Međutim, u novom istraživanju, otkriveno je da klimatske promene podstiču promene u genomu polarnih medveda, što bi im potencijalno moglo omogućiti lakšu adaptaciju na toplija staništa. Pod uslovom da ovi medvedi uspeju da pronađu dovoljno hrane i partnere za razmnožavanje, postoji mogućnost da prežive u ovim novim, izazovnim klimatskim uslovima.
Otkrivena je snažna veza između porasta temperatura u jugoistočnom Grenlandu i promena u DNK polarnih medveda.
DNK je svojevrsna knjiga uputstava unutar svake ćelije, koja usmerava rast i razvoj organizma. Kroz procese koji se nazivaju transkripcija i translacija, DNK se kopira kako bi se proizvela RNK, molekuli koji odražavaju aktivnost gena, što može dovesti do stvaranja proteina, ali i kopija transpozona (TE), poznatih i kao „skačući geni“. To su pokretni delovi genoma koji mogu da menjaju svoje mesto i utiču na rad drugih gena, prenosi Science Alert.
Tokom istraživanja uočene su velike razlike u temperaturama između severoistočnih i jugoistočnih regiona Grenlanda.
Tim istraživača je koristio javno dostupne genetičke podatke o polarnim medvedima koje je prikupila istraživačka grupa sa Univerziteta Vašington u SAD. Podaci su dobijeni analizom uzoraka krvi polarnih medveda iz severnog i jugoistočnog Grenlanda.
Istraživanje se nadovezalo na studiju Univerziteta Vašington, koja je pokazala da se populacija polarnih medveda u jugoistočnom Grenlandu genetički razlikuje od one u severoistočnom delu. Prema tim nalazima, jugoistočni medvedi migrirali su sa severa i postali izolovani pre oko 200 godina. Istraživači iz Vašingtona izdvojili su RNK iz uzoraka krvi polarnih medveda i sekvencirali je. Ove RNK podatke su istraživači koristili da analiziraju ekspresiju gena, odnosno molekule koji funkcionišu kao glasnici i pokazuju koji su geni aktivni, u odnosu na klimatske uslove.
Ovo je omogućilo detaljan uvid u aktivnost gena, uključujući i ponašanje transpozona. Temperature u Grenlandu pažljivo prati i beleži Danski meteorološki institut, pa su klimatske podatke povezali sa RNK analizama kako bi ispitali na koji način promene u okruženju utiču na biologiju polarnih medveda.
Da li temperatura menja genetiku?
Analiza je pokazala da su temperature u severoistočnom Grenlandu hladnije i stabilnije, dok su u jugoistočnom delu znatno toplije i promenljivije.
Podaci jasno ukazuju na to da jugoistočni Grenland ima toplije i klimatski nestabilnije uslove, što donosi brojne izazove i promene u staništima polarnih medveda koji tamo žive. U jugoistočnom Grenlandu, ivica ledenog pokrivača, koja obuhvata čak 80% teritorije Grenlanda, ubrzano se povlači, što dovodi do masovnog gubitka leda i staništa.
Gubitak leda predstavlja ozbiljan problem za polarne medvede, jer im se smanjuje broj platformi za lov na foke, što dovodi do izolacije i nestašice hrane. Severni deo Grenlanda karakteriše prostrana, ravna arktička tundra, dok je jugoistok prekriven šumskom tundrom, prelaznom zonom između četinarskih šuma i arktičke tundre. Klima u jugoistočnom Grenlandu obeležena je obilnim padavinama, jakim vetrovima i strmim obalnim planinama.
Kako klimatske promene utiču na DNK polarnih medveda
Vremenom se DNK sekvence prirodno menjaju i evoluiraju, ali stres iz okoline, poput viših temperatura, može značajno ubrzati taj proces.
Transpozoni funkcionišu poput slagalice čiji se delovi mogu preslagati, ponekad pomažući životinjama da se prilagode novim uslovima. U genomu polarnih medveda, oko 38,1% DNK čine upravo transpozoni. Oni pripadaju različitim porodicama i ponašaju se na blago različite načine, ali im je zajedničko to što su pokretni fragmenti koji se mogu nasumično ubacivati u genom.
Kod ljudi, oko 45% genoma čine transpozoni, dok kod biljaka taj procenat može premašiti 70%. Postoje mali zaštitni molekuli, poznati kao piwi-interagujuće RNK (piRNA), koji imaju ulogu da utišaju aktivnost transpozona.
Ipak, kada je stres iz okoline prejak, ove zaštitne molekule više ne mogu da kontrolišu njihovu aktivnost. U istraživanju otkriveno je da je toplija klima jugoistočnog Grenlanda dovela do masovne aktivacije transpozona širom genoma polarnih medveda, menjajući njegovu strukturu.
Takođe utvrdili su da su ovi transpozoni kod jugoistočnih medveda mlađi i brojniji, pri čemu je više od 1.500 njih pokazalo pojačanu aktivnost. To ukazuje na relativno skorašnje genetičke promene koje bi mogle da pomognu medvedima da se prilagode rastućim temperaturama. Neki od ovih elemenata preklapaju se sa genima povezanim sa odgovorom na stres i metabolizmom, što sugeriše da bi mogli da igraju ulogu u prilagođavanju klimatskim promenama. Proučavanjem ovih „skačućih gena“ dobili su uvid u to kako genom polarnih medveda kratkoročno reaguje na stres i toplije uslove.
Istraživanje je pokazalo i da se geni povezani sa toplotnim stresom, starenjem i metabolizmom drugačije ponašaju kod populacije iz jugoistočnog Grenlanda, što sugeriše njihovo prilagođavanje toplijoj sredini.
Dodatno, pronađene su aktivne transpozone u delovima genoma koji su povezani sa preradom masti, što je ključno u uslovima nestašice hrane. Ovo može značiti da se polarni medvedi na jugoistoku postepeno prilagođavaju ishrani koja uključuje grublju, biljniju hranu dostupnu u toplijim regionima, dok se severne populacije uglavnom hrane masnim fokama.
Sve u svemu, klimatske promene preoblikuju staništa polarnih medveda i podstiču genetičke promene, pri čemu jugoistočne populacije evoluiraju kako bi preživele nove terene i drugačiju ishranu.
Razumevanje ovih genetičkih promena pomaže naučnicima da procene kako bi polarni medvedi mogli opstati u svetu koji se zagreva i koje populacije su u najvećem riziku.
Foto: Unsplash/Sergio Pérez Mateo
