Белые медведи — самые крупные наземные хищники. Они не только стали символом Арктики, но и служат индикатором здоровья ее экосистем. Животные выживают и охотятся на тюленей на дрейфующих льдах. Однако давно известно, что из-за глобального потепления ледовый покров сокращается. В будущем это может привести к сокращению численности белых медведей. Международный союз охраны природы классифицирует вид как уязвимый и прогнозирует, что к 2050 году может исчезнуть две трети популяции.
В 2022-м ученые обнаружили уникальную субпопуляцию этих животных на юго-востоке Гренландии. Местные медведи выживают там, где льда значительно меньше, а климат теплее и изменчивее. Интересно, что такие условия, по прогнозам, ожидают всех белых медведей к концу XXI века.
Специалисты из Университета Восточной Англии (Великобритания) провели комплексный геномный анализ этой популяции. Результаты исследования опубликовали в журнале Mobile DNA. Ученые проанализировали данные РНК-секвенирования образцов крови 17 взрослых белых медведей: 12 из холодного северо-восточного и пяти из теплого юго-восточного региона Гренландии.
Авторы научной работы оценили, какие «прыгающие гены» активнее проявляют себя в одной популяции по сравнению с другой, определили давность их активации, а также выяснили, какие гены, кодирующие белки, работают по-разному, и связали эти различия с биологическими процессами. Исследователи также включили в модель долгосрочные метеорологические данные, что позволило статистически оценить влияние температуры как самостоятельного фактора на генетическую активность.
Оказалось, у медведей из юго-восточной популяции активность «прыгающих генов» — тех, что могут перемещаться по геному и влиять на работу других генов — была значительно выше. Это значит, что геном медведей в ответ на стресс от потепления стал более изменчивым. Также выяснилось, что белки, которые реагируют на перегрев в клетках белых медведей юго-восточной популяции, работали гораздо активнее. То есть организм животных физиологически ощущал тепловой стресс и тратил дополнительные ресурсы, чтобы защитить клетки от перегрева.
У южных медведей также снизилась активность гена BBS12, связанного с метаболизмом. Это может указывать на перестройку обмена веществ в условиях возможного дефицита привычной жирной пищи — тюленей. Вместо этого активнее заработали клеточные механизмы, отвечающие за стрессоустойчивость, восстановление клеток и долголетие. Иными словами, реакция организма на жару сопровождалась глубинными процессами экономии энергии и «починки» организма. Еще одним фактором, который указывает на генетическую перестройку, стала повышенная активность генов, отвечающих за защиту от вирусов и общий иммунный ответ.
Такая активная перестройка генома белых медведей показывает первый ответ организма на стремительные экологические изменения. Авторы статьи подчеркнули, что обнаруженные генетические изменения демонстрируют потенциальную способность к адаптации, однако они не могут компенсировать потерю привычной среды обитания и льда.