Curentul Oceanului Arctic este mai cald ca niciodată în ultimii 125.000 de ani, iar temperaturile continuă să crească. Din cauza acestei încălziri, este de așteptat ca peste două treimi dintre urșii polari să dispară până în anul 2050, extincția lor totală fiind preconizată la sfârșitul secolului.
Însă un studiu al oamenilor de știință de la Universitatea East Anglia a descoperit că modificarea climatului a dus la schimbări în genomul urșilor polari, având potențialul de a ajuta aceste mamifere arctice să se adapteze mai bine la un habitat mai cald. În condițiile în care acești urși polari vor putea găsi suficientă hrană și suficienți parteneri pentru împerechere, este posibil ca ei să poată supraviețui acestui nou climat dificil.
Cercetătorii au descoperit o puternică legătură între creșterea temperaturilor în sud-estul Groenlandei și modificările din ADN-ul urșilor polari. ADN-ul reprezintă cartea de instrucțiuni a fiecărei celule și ghidează creșterea și dezvoltarea organismului. Prin procesele de transcripție și translație, ADN-ul este copiat pentru a genera ARN (molecule care reflectă activitatea genelor) și poate duce la sinteza de proteine și copii de transpozomi, cunoscuți și sub denumirea de „gene săritoare” (jumping genes), care sunt părți mobile ale genomului ce se pot deplasa și influența modul în care funcționează alte gene.
Studiul a constatat că există mari diferențe între temperaturile măsurate în nord-estul Groenlandei, comparativ cu regiunile de sud-est ale insulei, și că populațiile de urși polari din sud-estul Groenlandei sunt diferite din punct de vedere genetic față de cele din nord-est. Urșii polari din sud au migrat din nord, devenind izolați și separați în urmă cu aproximativ 200 de ani.
Cercetătorii de la Universitatea din Washington au extras ARN-ul din mostrele de sânge de urs polar și l-au secvențiat. Apoi ei au analizat expresia acestui ARN – molecule care acționează pe post de mesageri, arătând care gene sunt active, în raport cu climatul. Acest lucru a creat posibilitatea formării unei imagini generale asupra activității genetice, inclusiv asupra comportamentului transpozomilor.
Schimbă temperatura ceva?
Analiza temperaturilor măsurate de Institutul Meteorologic Danez a arătat că temperaturile din nord-estul Groenlandei au fost mai coborâte și mai puțin variabile, în timp ce temperaturile din sud-est au fluctuat mai mult și au fost semnificativ mai ridicate. Acest fapt a creat numeroase provocări și a modificat habitatele urșilor polari din aceste regiuni.
În sud-estul Groenlandei, marginea calotei de gheață, care se întinde pe 80% din suprafața insulei, se retrage rapid, provocând pierderea unor suprafețe vaste de gheață și habitat.
Pierderea gheții reprezintă o problemă substanțială pentru urșii polari, deoarece reduce suprafața platformelor unde aceste mamifere vânează focile, ceea ce duce la izolare și reducerea disponibilității hranei. Nord-estul Groenlandei este o tundră arctică plată și întinsă, în timp ce sud-estul insulei este o tundră împădurită (o zonă de tranziție între pădurile de conifere și tundra arctică). Climatul din sud-est este mai bogat în ploi, vânturi și munți de coastă abrupți.
Cum schimbă clima ADN-ul ursului polar?
În decursul timpului, secvența de ADN se poate modifica sau evolua lent, însă factorii de stres din mediul înconjurător, așa cum este climatul cald, poate accelera acest proces.
Transpozomii sunt ca piesele unui puzzle ce se rearanjează singure, uneori ajutând animalele să se adapteze la noile condiții de mediu. Genomul urșilor polari este alcătuit în proporție de aproximativ 38,1 % din transpozomi. Aceștia fac parte din familii diferite și au comportamente ușor diferite, însă, în esență, ei sunt fragmente mobile ce se pot reinsera aleatoriu oriunde în cadrul genomului.
Genomul uman conține 45% transpozomi, iar la plante procentul este de peste 70%. Există mici molecule cu rol de protecție, denumite ARNpi (PIWI-interacting RNA), care pot bloca activitatea transpozomilor.
În ciuda acestui fapt, atunci când factorii de stres din mediu sunt prea puternici, moleculele de ARNpi nu mai pot ține pasul cu acțiunile invazive ale transpozomilor. Potrivit noului studiu, climatul mai cald din sud-estul Groenlandei a dus la o mobilizare în masă a transpozomilor in genomul urșilor polari, modificându-i secvența. Secvențele de transpozomi păreau mai tinere și mai abundente la urșii polari din sud-est, peste 1500 din ele fiind „suprareglate” (upregulated), ceea ce sugerează modificări genetice recente ce ar putea urșii să se adapteze la creșterea temperaturilor.
Unele dintre aceste elemente se suprapun cu gene asociate cu răspunsul la stres și cu metabolismul, indicând un potențial rol în gestionarea schimbărilor climatice.
Cercetătorii au descoperit că unele gene legate de stresul termic, îmbătrânire și metabolism se comportă diferit la populația de urși polari din sud-estul Groenlandei. Acest lucru sugerează că aceștia s-ar putea adapta la condițiile mai calde.
În plus, au fost observate „gene săritoare” în părți ale genomului implicate în zone legate de procesarea grăsimilor – important atunci când alimentele sunt rare. Acest lucru ar putea însemna că urșii polari din sud-est se adaptează lent la alimentația cu dietele bazate pe plante, care pot fi găsite în regiunile mai calde. Populațiile nordice de urși mănâncă în principal foci grase.
Per ansamblu, schimbările climatice remodelează habitatele urșilor polari, ducând la modificări genetice, urșii din sud-est evoluând pentru a supraviețui acestor noi terenuri și diete. Cercetările viitoare ar putea include și alte populații de urși polari care trăiesc în climate dificile. Înțelegerea acestor modificări genetice îi ajută pe cercetători să vadă cum ar putea urșii polari să supraviețuiască într-o lume care se încălzește – și care populații sunt cele mai expuse riscului.
Sursa: The Conversation