Новое исследование выявило связь между повышением температур и изменениями в ДНК белых медведей (Ursus maritimus), которые, возможно, помогают им адаптироваться и выживать в условиях всё более сложной среды.

Учёные из Университета Восточной Англии (UEA) обнаружили, что некоторые гены, связанные со стрессом от жары, старением и метаболизмом, ведут себя иначе у белых медведей, живущих на юго-востоке Гренландии. Это указывает на то, что они могут приспосабливаться к более тёплым условиям.

Результаты работы предполагают, что эти гены играют ключевую роль в том, как разные популяции белых медведей адаптируются или эволюционируют в ответ на изменения местного климата и рациона.

Авторы подчёркивают, что понимание этих генетических изменений важно для будущих мер по сохранению вида: это поможет прогнозировать, как белые медведи смогут выживать в условиях потепления и какие популяции находятся под наибольшей угрозой.

Это особенно значимо на фоне прогнозов, согласно которым более двух третей белых медведей могут исчезнуть к 2050 году, а полное вымирание ожидается к концу века. Температура Арктического океана также достигает рекордных значений: лёд тает, уменьшая площади охотничьих угодий медведей, что приводит к изоляции и нехватке пищи.

Исследование, опубликованное в журнале Mobile DNA, анализировало образцы крови белых медведей из северо-восточной и юго-восточной Гренландии. Учёные сравнили активность так называемых «прыгающих генов» — небольших подвижных участков генома, влияющих на работу других генов — их связь с температурными различиями регионов и связанные изменения в экспрессии генов.

Оказалось, что в северо-восточной Гренландии климат холоднее и стабильнее, тогда как юго-восток теплее, менее покрыт льдом и отличается сильными колебаниями температуры. Это создаёт множество вызовов и формирует среду, схожую с той, что прогнозируется для вида в будущем.

Ведущая автор исследования, доктор Алис Годден из Школы биологических наук UEA, подчеркнула, что, хотя результаты дают «надежду», важно продолжать усилия по ограничению глобального потепления.

«ДНК — это инструкция внутри каждой клетки, определяющая рост и развитие организма, — пояснила она. — Сравнив активные гены медведей с локальными климатическими данными, мы обнаружили, что повышение температур вызывает резкий рост активности прыгающих генов в ДНК медведей юго-восточной Гренландии.

Проще говоря, в разных группах медведей разные участки ДНК меняются с разной скоростью, и эта активность, по-видимому, связана с их конкретными условиями среды и климата.

Это важно, потому что впервые показано: уникальная группа медведей, живущих в самой тёплой части Гренландии, использует прыгающие гены, чтобы быстро переписывать свою ДНК — возможно, как отчаянный механизм выживания на фоне таяния льдов».

Доктор Годден добавила: «Когда остальной вид стоит на грани исчезновения, эти медведи предоставляют генетическую модель того, как белые медведи могут быстро адаптироваться к изменению климата — и их уникальный генетический код должен стать важным объектом охраны.

Однако нельзя терять бдительность: это открытие даёт надежду, но не означает, что угрозы исчезновения стали меньше. Нам всё ещё необходимо делать всё возможное, чтобы сокращать выбросы и замедлять рост температуры».

Хотя ДНК человека со временем тоже меняется, экологический стресс — например, тепло — может ускорять этот процесс. Считается, что это первое исследование, показывающее статистически значимую связь между повышением температур и изменением ДНК у диких млекопитающих.

Учёные также обнаружили изменения в экспрессии генов, связанных с переработкой жиров. Это важно в условиях нехватки пищи и может указывать на то, что юго-восточные медведи со временем адаптируются к более растительной и менее калорийной пище, доступной в тёплых регионах, по сравнению с жирной тюленьей диетой северных популяций.

«Мы выявили несколько генетических “горячих точек”, где прыгающие гены были особенно активны, в том числе в кодирующих областях генома. Это указывает на быстрые и фундаментальные изменения, которые претерпевает ДНК медведей в процессе адаптации к исчезающему морскому льду», — отметила Годден.

Работа опирается на предыдущее исследование Университета Вашингтона, которое обнаружило, что юго-восточная популяция гренландских медведей генетически отличается от северо-восточной после отделения примерно 200 лет назад.

Группа Годден проанализировала данные о генетической активности, собранные в рамках того исследования, у 17 взрослых медведей — 12 с северо-востока и 5 с юго-востока Гренландии.

Учёные использовали метод РНК-секвенирования, чтобы изучить экспрессию РНК — молекул-посредников, показывающих, какие гены активны. Это позволило получить детальную картину генетической активности, включая поведение прыгающих генов.

Следующим шагом будет изучение других популяций белых медведей — в мире их около 20. «Я надеюсь, что эта работа подчеркнёт срочность изучения геномов этого ценного и загадочного вида, пока не стало слишком поздно», — заключила Годден.