A corrente do Oceano Ártico está no seu nível mais quente dos últimos 125 mil anos e as temperaturas continuam a subir. Devido a estas temperaturas mais quentes, espera-se que mais de dois terços dos ursos polares estejam extintos até 2050, com extinção total prevista para o final deste século.
Mas em nosso novo estudo meus colegas e eu descobrimos que as mudanças climáticas estavam provocando mudanças no genoma dos ursos polares, potencialmente permitindo-lhes uma adaptação mais rápida às condições climáticas. habitats mais quentes. Desde que estes ursos polares conseguem obter alimentos e parceiros de reprodução suficientes, o que sugere que poderão sobreviver a estes novos climas desafiantes.
Descobrimos uma forte ligação entre o aumento das temperaturas no sudeste da Groenlândia e as mudanças no DNA dos ursos polares. O DNA é o livro de instruções dentro de cada célula, orientando como um organismo cresce e se desenvolve. Em processos chamados transcrição e traduçãoo DNA é copiado para gerar RNA (moléculas que refletem a atividade genética) e pode levar à produção de proteínas, e cópias de transposons (TEs), também conhecidos como “genes saltadores”, que são peças móveis do genoma que podem se mover e influenciar como outros genes funcionam.
Ao realizar a nossa investigação recente, descobrimos que havia grandes diferenças nas temperaturas observadas no Nordeste, em comparação com as regiões do Sudeste da Gronelândia. Nossa equipe usou dados genéticos de ursos polares disponíveis publicamente de um grupo de pesquisa do Universidade de Washington, EUA, para apoiar nosso estudo. Este conjunto de dados foi gerado a partir de amostras de sangue coletadas de ursos polares no norte e sudeste da Groenlândia.
Nosso trabalho construído sobre Estudo da Universidade de Washington que descobriu que esta população de ursos polares da Groenlândia no sudeste era geneticamente diferente da população do nordeste. Os ursos do sudeste migraram do norte e ficaram isolados e separados há aproximadamente 200 anos, encontrou.
Pesquisadores de Washington extraíram RNA de amostras de sangue de ursos polares e o sequenciaram. Usamos esse sequenciamento de RNA para observar a expressão do RNA – as moléculas que agem como mensageiras, mostrando quais genes estão ativos, em relação ao clima. Isto nos deu uma imagem detalhada da atividade genética, incluindo o comportamento dos TEs. As temperaturas na Groenlândia foram monitoradas de perto e registradas pelo Instituto Meteorológico Dinamarquês. Por isso, ligamos estes dados climáticos aos dados do RNA para explorar como as mudanças ambientais podem estar a influenciar a biologia dos ursos polares.
A temperatura muda alguma coisa?
A partir da nossa análise, descobrimos que as temperaturas no nordeste da Groenlândia eram mais frias e menos variáveis, enquanto as temperaturas no sudeste flutuavam e eram significativamente mais quentes. A figura abaixo mostra os nossos dados, bem como a forma como a temperatura varia na Gronelândia, com condições mais quentes e mais voláteis no sudeste. Isto cria muitos desafios e mudanças nos habitats dos ursos polares que vivem nestas regiões.
No sudeste da Gronelândia, a margem do manto de gelo, que é o limite do manto de gelo e abrange 80% da Groenlândiaestá retrocedendo rapidamente, causando grande perda de gelo e habitat.
A perda de gelo é um problema substancial para os ursos polares, pois reduz a disponibilidade de plataformas de caça para capturar focas, levando ao isolamento e à escassez de alimentos. O nordeste da Groenlândia é uma vasta e plana tundra ártica, enquanto o sudeste da Groenlândia é coberto por tundra florestal (a zona de transição entre a floresta de coníferas e a tundra ártica). O clima do sudeste tem altos níveis de chuva, vento e montanhas costeiras íngremes.
Temperatura na Groenlândia e locais de ursos
CC POR-NC-ND
Como o clima está mudando o DNA dos ursos polares
Com o tempo, a sequência de ADN pode mudar e evoluir lentamente, mas o stress ambiental, como clima mais quentepode acelerar esse processo.
Os TEs são como peças de um quebra-cabeça que podem se reorganizar, às vezes ajudando os animais a se adaptarem a novos ambientes. No genoma do urso polar aproximadamente 38,1% do genoma é composto de TEs. Os TEs vêm em muitas famílias diferentes e têm comportamentos ligeiramente diferentes, mas em essência todos eles são fragmentos móveis que podem ser reinseridos aleatoriamente em qualquer lugar do genoma.
No genoma humano, 45% é composto por TEs e nas plantas pode ser mais de 70%. Existem pequenas moléculas protetoras chamadas RNAs que interagem com piwi (piRNAs) que podem silenciar a atividade dos TEs.
Apesar disso, quando um estresse ambiental é muito forte, esses piRNAs protetores não conseguem acompanhar as ações invasivas dos TEs. No nosso trabalho descobrimos que o clima mais quente do sudeste levou a uma mobilização em massa destes TEs em todo o genoma do urso polar, alterando a sua sequência. Descobrimos também que estas sequências TE pareciam mais jovens e mais abundantes nos ursos do sudeste, com mais de 1.500 delas “reguladas positivamente”, o que sugere alterações genéticas recentes que podem ajudar os ursos a adaptar-se ao aumento das temperaturas.
Alguns destes elementos sobrepõem-se a genes ligados às respostas ao stress e ao metabolismo, sugerindo um possível papel na resposta às alterações climáticas. Ao estudar estes genes saltadores, descobrimos como o genoma do urso polar se adapta e responde, a curto prazo, ao stress ambiental e aos climas mais quentes.
A nossa investigação descobriu que alguns genes ligados ao stress térmico, ao envelhecimento e ao metabolismo estão a comportar-se de forma diferente na população de ursos polares do sudeste. Isto sugere que eles podem estar se adaptando às condições mais quentes. Além disso, encontramos genes saltadores ativos em partes do genoma que estão envolvidas em áreas ligadas ao processamento de gordura – importante quando os alimentos são escassos. Isto pode significar que os ursos polares do sudeste estão lentamente a adaptar-se à alimentação de dietas mais rigorosas à base de plantas, que podem ser encontradas nas regiões mais quentes. As populações de ursos do norte comem principalmente focas gordurosas.
No geral, as alterações climáticas estão a remodelar os habitats dos ursos polares, levando a alterações genéticas, com os ursos do sudeste a evoluir para sobreviver a estes novos terrenos e dietas. Pesquisas futuras poderiam incluir outras populações de ursos polares que vivem em climas desafiadores. A compreensão destas alterações genéticas ajuda os investigadores a ver como os ursos polares podem sobreviver num mundo em aquecimento – e quais as populações que correm maior risco.
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