Когда глобальные температуры стремительно растут, а уровень морской льдины сокращается, именно у полярных медведей наблюдается удивительный и необычный механизм адаптации, который может перевернуть представления о их способности к быстрому выживанию. Исследования показывают, что южногренландские полярные медведи используют "скачущие гены" — транспозоны, или движущиеся участки ДНК, — чтобы быстро переписывать свою генетическую структуру и приспосабливаться к новым условиям.

Что такое "скачущие гены" и как они работают?

Транспозоны, известные также как "скачущие гены" или "движущиеся элементы", представляют собой части ДНК, способные перемещаться внутри генома. В отличие от стандартных генов, которые остаются в одном месте, транспозоны могут вставляться в различные участки генетического материала, вызывая изменения в экспрессии других генов.

Более трети генома полярных медведей состоит из таких элементов, при этом у других организмов их доля может достигать 70% в растениях или около 45% у человека. Эта подвижность транспозонов объявляет их важнейшими агентами генетической динамики, особенно в условиях сильного стресса, такого как изменение климата.

Использование транспозонов для быстрой переписи собственной ДНК — это стратегия, которая, по мнению ученых, помогает полярным медведям адаптироваться к экстремальным условиям.

Исследования и открытие новой роли транспозонов у полярных медведей

Научные работы, опубликованные в журнале Mobile DNA, демонстрируют уникальный механизм, активизированный у полярных медведей, обитающих в южной Гренландии. Этот регион отличается более мягким климатом и меньшим количеством морского льда по сравнению с северными зонами, что заставляет медведей искать новые способы выживания.

В исследовании участвовали 17 взрослых особей: 12 — из северо-восточной части Гренландии, где климат более суров, и 5 — из юго-восточной, где температура выше и лед менее стабильный. Анализ геномов показал, что у южных медведей активизировались гены, связанные с терморегуляцией, старением, обменом веществ и переработкой жиров.

Это говорит о том, что эти животные, по сути, "переписывают" свою ДНК, чтобы лучше приспособиться к теплу и недостатку пищи, связанной с сокращением арктического льда. Ученые отмечают, что активизация транспозонов у этой популяции происходит в так называемых "горячих точках" — регионах генома, регулирующих эти важные функции.

Механизм работы транспозонов в условиях изменения климата

Когда температура повышается, в организмах запускается ряд стрессовых реакций, которые могут стимулировать активность транспозонов. В случае полярных медведей это приводит к тому, что определенные гены, отвечающие за адаптацию, получают новые места вставки, что вызывает изменения в их экспрессии.

Более того, эти изменения могут иметь долгосрочный эффект: новые варианты экспрессии генов могут закрепиться в популяции, формируя новые адаптивные признаки. Такое быстрое генетическое переопределение повышает шансы медведей выжить в условиях сокращающегося ледяного покрова.

Именно это и подтвердили лабораторные эксперименты и полевые исследования: активность транспозонов у южных популяций значительно выше, чем у северных, и коррелируется с повышением температуры и снижением уровня морской льдины.

Постоянное изменение и эволюция популяций

Эти открытия могут кардинально переосмыслить динамику адаптации млекопитающих в условиях быстрого климатического кризиса. Если раньше считалось, что эволюционные процессы у крупных хищников происходят медленно, то использование транспозонов показывает, что изменения могут происходить в течение нескольких поколений.

К примеру, популяция полярных медведей, живущая в южной части Гренландии, разделилась от северных собратьев около 200 лет назад и начала активно реагировать на изменения окружающей среды. У них сформировались уникальные генетические особенности, позволяющие им находить пищу в условиях ограниченного льда и сложных климатических условий.

Практическое значение и перспективы исследований

Эти исследования открывают новые горизонты в области сохранения видов. Понимание механизма активизации транспозонов может помочь ученым разработать стратегии для прогнозирования дальнейшей судьбы популяций животных, сталкивающихся с глобальным потеплением.

Кроме того, новые факты подтверждают необходимость сокращения выбросов парниковых газов, чтобы замедлить темпы изменения климата и дать шанс большинству видов адаптироваться естественным путем. В противном случае, даже самое удивительное приспособление не сможет полностью компенсировать угрозы, нависающие над арктическими хищниками.

Заключение

В целом, недавно открытые механизмы, использующие "скачущие гены" у полярных медведей южной Гренландии, демонстрируют поразительную способность живых существ к молниеносной адаптации. Однако, несмотря на это, человечеству все еще предстоит принять ответственные меры для стабилизации климата и сохранения этого уникального вида.