Bewährte uralte Ursprünge der Eisbären • Elena Naimark • Wissenschaftsnachrichten zu den "Elementen" • Paläontologie, Zoologie

Bewährter uralter Ursprung der Eisbären

Eisbären – Polarbewohner, Robbenjäger, sind perfekt an das arktische Eis angepasst; Nach dem Nachweis nuklearer Gene erfolgte die Bildung von Anpassungen vor mindestens 600.000 Jahren. Bild von www.komar.org

Neuere Studien der mitochondrialen DNA verschiedener Bärentypen haben gezeigt, dass alle lebenden Eisbären aus einer einzigen Population von Braunbären stammen, die vor etwa 120.000 Jahren in Alaska existierten. Diese Datierung ist zu jung, um ohne Widerspruch zu akzeptieren. Die neue Studie zeigt die Grenzen der angewandten Methode und gibt neue Schätzungen über das Alter der Eisbärentstehung – etwa 600.000 Jahre.

Vor einem Jahr veröffentlichte "Elements" eine Notiz über die Evolution der Eisbären (Im Pleistozän, Eisbären gekreuzt mit Braun, "Elements", 22.07.2011). Es war die Ankündigung einer Studie, in der Wissenschaftler die mitochondriale DNA von Braun- und Eisbären aus verschiedenen Regionen, einschließlich fossiler (alter) Rückstände, verglichen. Die wichtigsten Schlussfolgerungen dieser Arbeit wurden auf die Aussage über die wiederholte Kreuzung von Weiß- und Braunbären in vergangenen Epochen sowie auf das relativ junge Alter der Linien moderner Eisbären reduziert.Dieser Arbeit zufolge entstanden Eisbären während einer der Kälteperioden vor etwa 100-120.000 Jahren aus einigen alaskischen Populationen von Braunbären, dann kam es während der Warmzeit zwischen den Gletschern zu einer Kreuzung von weißen und braunen Bärenpopulationen. Moderne mütterliche Linien von Eisbären sind alle vollständig von Eisbären-Hybriden mit der irischen (britischen) Population von Braunbären abgeleitet. Diese Schlussfolgerungen sind relativ zuverlässig in Bezug auf die Kreuzung von Braun- und Eisbären während Interglazialen, aber weniger gerechtfertigt in Bezug auf die Zeit und den Ursprung der Eisbären. Basierend nur auf mtDNA, können wir zuversichtlich über moderne Mutterlinien sprechen, die bis heute überlebt haben; aber über die anderen Linien, die in früheren Epochen existierten und nicht bis zur Gegenwart lebten, kann nichts geltend gemacht werden. So sind die Rückschlüsse auf die Zeit der Eisbären ziemlich wackelig, und die erhaltenen Daten können stark unterschätzt werden.

Im vergangenen Jahr wurden Daten zur Zusammensetzung einiger Teile des Kerngenoms von Weiß- und Braunbären verarbeitet. Sie umfassen Sequenzen von 14 unabhängigen Loci (Introns) in 45 Individuen von weißen, braunen Bären und Grizzlybären.Mit ihnen war es notwendig, eine Studie ähnlich mtDNA-phylogenetischen Rekonstruktionen durchzuführen und die Ergebnisse mit früheren Ergebnissen zu vergleichen. Diese Arbeit wurde von einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern durchgeführt, aber ich stelle fest, dass keine Teilnehmer oder Laboratorien der Vergangenheit an der neuen Studie teilgenommen haben. Daher wurden keine "Knicks" gegenüber Kollegen angenommen, und das Ergebnis war eine außergewöhnlich angenäherte wissenschaftliche Diskussion.

Das Ergebnis einer neuen Studie wurde jedoch erwartet. Der phylogenetische Stammbaum der Kern-DNA (an allen vierzehn Loci ausgerichtet) zeigte die Datierung des Eisbärenzweigs vor 338-934 Tausend Jahren, im Durchschnitt vor etwa 600 Tausend Jahren. Es ist klar, dass dies signifikant früher als mtDNA-Schätzungen ist und besser mit anderen Daten über einzelne nukleare Gene übereinstimmt. Darüber hinaus erfordert eine hohe Spezialisierung, morphologisch und ökologisch, eine relativ lange Richtungsentwicklung, die durchaus das 600-tausend-Jahres-Intervall, aber nicht das 100-tausend-Jahre-Intervall erfüllen könnte. Zur gleichen Zeit, nach neuen Materialien auf mtDNA, die jüngste Hybridisierung von zwei Arten und das Überleben einer einzelnen Hybridlinie wurden bestätigt.In der Tat konnten sich Weibchen von Braunbären mit Männchen von Eisbären kreuzen, und ihre hybriden Nachkommen erwiesen sich als fruchtbar und bildeten mit der Kreuzung mit Eisbären alle modernen Populationen von Eisbären.

Phylogenetische Muster von Verzweigungslinien von weißen und braunen Bären auf nuklearen Genen (Introns) und mtDNA. Graue Linien um die Knoten zeigen Sie ein 95% -Konfidenzintervall für die Schätzungen des Zweigalters an. Die Diagramme zeigen deutlich, wie unterschiedlich die Ergebnisse von Rekonstruktionen nach unterschiedlichen Daten sein können. Daher drängen die Autoren des Artikels, keine voreiligen Schlüsse auf der Basis von Bäumen zu ziehen, die auf einzelnen Kernorten oder nur auf mtDNA aufgebaut sind. Bild aus dem Artikel in der Diskussion Wissenschaft

Eisbären entwickelten sich aus einem gemeinsamen Vorfahren und entpuppten sich als eine Schwestergruppe in Bezug auf alle Braunbären und nicht auf irgendeinen ihrer Zweige. Der Stammbaum der mtDNA legte nahe, dass die Schwestergruppe der Eisbären nur eine Population der Braunbären war. Wenn wir die frühe Bildung der polaren Arten berücksichtigen, scheint das Szenario mit einem gemeinsamen Vorfahren der weißen und braunen Bären vorzuziehen.

Das allgemeine Schema der Evolution von Weiß- und Braunbären zeigt die Divergenz der Linien vor etwa 600.000 Jahren und die Hybridisierung im späten Pleistozän. Sternchen – der Moment der letzten Hybridisierung, und überqueren das Aussterben der alten mütterlichen Linien der Eisbären angezeigt, wenn nur Nachkommen von Hybriden blieben. Bild aus dem Artikel in der Diskussion Wissenschaft

Polymorphismus der Kerngene von Eisbären war gering im Vergleich zu braunen Gegenstücken. Von den 114 Haplotypen (in den vierzehn untersuchten Loci) sind 35 weiße und braune Bären in weißen, 79 in braunen, und nur 6 sind häufig; bei Eisbären wurden nur 22 Nukleotidsubstitutionen (SNPs) und bei Braunbären – 95 beobachtet. Aus diesen Unterschieden lassen sich zwei Schlüsse ziehen. Erstens, die Arten sind relativ lange auseinander gegangen, so dass vom allgemeinen Ahnenpolymorphismus nur noch wenig übrig geblieben ist. Dieser Befund bestätigt den alten Zweig des Eisbärenzweiges. Zweitens war die Anzahl der Populationen (wir sprechen über die effektive Populationsgröße) der Eisbären viel kleiner als die der Braunbären. Dies bedeutet, dass Eisbären mehrere Episoden mit niedrigen Bevölkerungszahlen, den sogenannten "Flaschenhälsen", durchlaufen haben.Höchstwahrscheinlich sind diese Episoden mit Perioden der Erwärmung verbunden, wenn die Momente der Kreuzung von braunen und weißen Vertretern aufgezeichnet werden. Derzeit gibt es wirklich nur eine – die Hybride – die mütterliche Linie von allem, was vorher existierte. Und obwohl man anmerken sollte, dass im Kerngenom von Eisbären unter 14 Loci kein eindeutiges Hybridisierungssignal gefunden werden konnte, ist es durchaus möglich, dass es die Gene der Braunbären waren, die den Weißen geholfen haben, auf die eine oder andere Weise zu überleben. Aber im Genom der Braunbären gab es solche Signale: In den braunen Populationen von Alaska wurden stabile Haplogruppen von Eisbären gefunden. Wissenschaftler vermuten, dass die Einbeziehung bestimmter Gene von Eisbären ihren braunen Verwandten half, die harten Bedingungen der Eiszeiten zu überleben.

Quelle: Frank Hailer, Verena E. Kutschera, Björn M. Hallström, Denise Klassert, Steven R. Fain, Jennifer A. Leonard, Ulfur Arnason, Axel Janke. Eisbären-Linienfolgen offenbaren Wissenschaft. 2012. V. 336. S. 344-347.

Elena Naimark


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