Isbjørnens evolusjon ble påvirket av krysning med brunbjørn

En analyse av isbjørn-genomer gir ny innsikt i isbjørnens evolusjon: Klimaendringer og utveksling av genetisk materiale med brunbjørn gjennom 4-5 millioner år har bidratt til å utforme dagens isbjørn.

Foto: Øystein Wiig, Naturhistorisk museum, UiO

Forskere ved Naturhistorisk museum, Universitetet i Oslo, Norsk Polarinstitutt og Universitetsstudiene på Svalbard (UNIS) har deltatt i en internasjonal studie i regi av Pennsylvania State University og University of Buffalo, USA. Resultatene tyder på at størrelsen på isbjørnbestanden har variert i takt med klimatiske endringer i løpet av de siste 4-5 millioner år. Bestandsstørrelsen har økt i kalde perioder og minket i varme perioder.

Studien viser at isbjørn utviklet seg som art for ca 4-5 millioner år siden, men fortsatte å krysse seg med brunbjørn lenge etter dette. Ifølge Charlotte Lindqvist, prosjektleder og Assistant Professor i biologi ved universitetet i Buffalo, kan det forklares med klimaendringer: Når den arktiske drivisen trakk seg tilbake, kom de to artene i nær kontakt med hverandre ved at deres utbredelsesområder overlappet.

Studien publiseres i nettutgaven av PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) mandag 23. juli, og representerer den mest omfattende analysen av isbjørnens  DNA som er gjort til nå.

Forskningsteamet bak studien bestod av forskere fra 13 institusjoner fra Nord-Amerika, Europa og Asia. De sekvenserte og analyserte genomer fra 28 isbjørn. Materialet fra levende isbjørn ble bl.a. innsamlet på Svalbard av forsker Jon Aars ved Norsk Polarinstitutt i Tromsø. I tillegg er det brukt genetisk materiale fra en mer enn 100 000 år gammel isbjørnkjeve funnet på Svalbard av professor Ólafur Ingólfson ved UNIS/Universitetet i Island.

"Vi produserte et førsteklasses datasett, som inkluderte deep sequencing-data med høy dekningsgrad for genomer av én isbjørn, tre brunbjørn og én svartbjørn; og sekvensinformasjon for 23 isbjørner med lav dekningsgrad,” sier Stephan Schuster, professor i biokjemi og molekylærbiologi ved Pennsylvania State University. I tillegg ble DNA fra den gamle isbjørnkjeven fra Svalbard sekvensert.

Forskerne finner nå at isbjørnen som art er mye eldre enn tidligere antatt, faktisk mye eldre enn de 600 000 år som nylig ble foreslått i en annen undersøkelse. Den var imidlertid basert på mindre segmenter av isbjørnens genom.

For to år siden publiserte noen av de samme forskerne som er involvert i denne studien en annen artikkel (Lindqvist et al. 2010), som anslo at arten isbjørn var adskillig yngre, kanskje bare 150 000 år gammel. Hvorfor gir denne nye undersøkelsen et annet resultat? "Analysen av hele isbjørn-genomet viste at tidligere konklusjoner var misvisende" sier Webb Miller, førsteforfatteren av studien. "Vi estimerer divergensalder for isbjørn og brunbjørn til 4-5 millioner år."

 

Hva sier studien om isbjørnens framtid?

I de siste årene har vi lest mange alarmerende rapporter om at isbjørnen er truet med utryddelse pga. klimaendringene. Hvis isbjørn har eksistert så lenge, må det bety at den har overlevd mange og dramatiske svingninger i klima. Betyr dette at den ikke er så truet som vi har trodd? "Resultatene av undersøkelsen viser at det definitivt fantes isbjørn også under varmere klimaperioder,” sier Øystein Wiig, isbjørnekspert og professor i mammalogi ved Naturhistorisk museum, Universitetet i Oslo. ”Likevel betyr dette ikke at isbjørnen kommer til å tåle også varme perioder i framtiden” advarer han.”Isbjørnen er, og vil være, avhengig av at det finnes havis et sted i Arktis.”

Analysene indikerer at den gamle isbjørnkjeven fra Svalbard utgjør en utdødd søstergruppe til all isbjørn fra i dag. Dette tyder på at Svalbard i tidligere tider kan ha vært et av flere refugier for isbjørn i en tid med lite is i Arktis. Når isen har kommet tilbake har isbjørnen igjen spredt seg over store deler av Arktis.

"Vi ser fra analysene at isbjørn forekommer i betydelig mindre antall i dag enn i prehistorisk tid,” sier Lutz Bachmann, professor i molekylær systematikk ved Naturhistorisk museum. "Faktisk har de mistet mye av sin genetiske variasjon og populasjonen kan derfor i framtiden være mer sårbar ved nedsatt bestandsstørrelse, forårsaket for eksempel av klimaendringer. "

Krysning mellom isbjørn og brunbjørn er den beste forklaringen. Den nye undersøkelsen oppdaget større genetisk likhet mellom isbjørn og de såkalte ABC-brunbjørnene, en isolert populasjon som forekommer i det sørøstlige Alaska. Utveksling av genetisk materiale mellom de to artene er derfor den mest sannsynlige forklaringen.

"Vi har tidligere funnet at ABC-brunbjørnens mitokondrie-DNA i stor grad ligner på isbjørn,” sier Bachmann, ”og vi fant at 5 til 10 % av deres genomiske DNA også var mer eller mindre identisk. Hybridisering mellom isbjørn og brunbjørn er derfor ganske åpenbar og har sikkert bidratt til genetisk utforming av dagens isbjørn.”

Hva er det da som gjør en isbjørn til en isbjørn?

Det finnes genetiske forskjeller mellom isbjørn og dens nære slektning brunbjørn – forskjeller som har gjort isbjørnen tilpasset et liv på den arktiske drivisen. Denne studien identifiserer gener som kan ha bidratt til denne tilpasningen.

Studien ble finansiert gjennom støtte fra bl.a. Penn State University, The College of Arts and Sciences at the University of Buffalo, The U.S. Geological Survey's Changing Arctic Ecosystem Initiative, The U.S. Fish and Wildlife Service, The Ontario Ministry of Natural Resources in Canada, The Alaska Department of Fish and Game, The National Institutes of Health, The National Science Foundation, UNIS, Norsk Polarinstitutt og Universitetet i Oslo.

Miller, W., Schuster, S.C., Welch, A.J., Ratan, A., Bedoya-Reina, O.C., Zhao, F., Kim, H.L., Burhans, R.C., Drautz, D.I., Wittekindt, N.E., Tomsho, L.P., Ibarra-Laclette, E., Herrera-Estrella, L., Peacock, E.,Farley, S., Sage, G.K., Rode, K., Obbard, M., Montiel, R., Bachmann, L., Ingólfsson, O., Aars, J., Mailund, T., Wiig, Ø., Talbot, S.L.,Lindqvist, C. 2012. Polar and brown bear genomes reveal ancient admixture and demographic footprints of past climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Early Edition 23 July 2012.

BIlder for pressen:

Over 100 000 år gammel isbjørnkjeve funnet på Svalbard (Foto: Øystein Wiig NHM)

Illustrasjon fra artikkelen

KONTAKT:

Lutz Bachmann, Naturhistorisk museum:  22 85 17 64 / 478 98 986

Øystein Wiig, Naturhistorisk museum:   22 85 16 88 / 414 65 054

Jon Aars, Norsk Polarinstitutt:   77 75 05 24 / 926 83 521

Ólafur Ingólfson, Universitetet i Island

 

 

Publisert 23. juli 2012 21:01 - Sist endret 27. okt. 2017 13:14