Een internationaal onderzoeksteam, geleid door de Pennsylvania State University en de University at Buffalo (New York), deed door genoomanalyse belangrijke ontdekkingen over de evolutie van de ijsbeer. De populatie ijsberen veranderde waarschijnlijk tegelijk met belangrijke klimatologische veranderingen. In periodes waarin het kouder werd, zoals in het Vroeg-Pleistoceen, groeide de populatie, terwijl de populatie juist af nam als het warmer werd, zoals de afgelopen 500.000 jaar gebeurde.
In 2010 schatten evolutiebioloog Charlotte Lindqvist, die ook aan dit onderzoek meewerkte, en haar collega’s het ontstaan van de ijsbeer op 150.000 jaar geleden. Die uitkomst baseerden ze op onderzoek aan één fossiel dat mitochondrionaal DNA bevatte, genetisch materiaal dat van de moeder komt. In april van dit jaar stelde Frank Hailer, evolutiebioloog in Frankfurt, de oorsprong al bij naar 600.000 jaar geleden. Zijn team keek naar kleine delen, in totaal 9000 basen, van het DNA uit de kern, dat een mix is van het DNA van beide ouders.
Dat bepalen van de evolutionaire ontwikkeling wordt ook wel rekenen met de ‘moleculaire klok’ genoemd. Deze klok gaat er vanuit dat de mutatiefrequentie van DNA redelijk constant is. Door vervolgens te kijken naar de verschillen tussen twee stukken DNA, krijgen wetenschappers een idee van het tijdstip waarop een soort zich afsplitste van de andere, in dit geval de ijsbeersoort van de bruine beer.
Afname in diversiteit
Nu wordt dat dus zelfs bijgesteld naar vier tot vijf miljoen jaar geleden. De nieuwe resultaten zijn gebaseerd op onderzoek waarbij het DNA uit de celkernen van 28 verschillende beren is gesequenced en geanalyseerd. Van drie bruine beren uit een geïsoleerde groep uit Zuidoost-Alaska, een zwarte beer en een ijsbeer werd het totale genoom geanalyseerd. Van nog eens 23 ijsberen, waaronder een fossiel van 120.000 jaar oud, werden delen van het genoom bekeken. In totaal bekeken de onderzoekers 2,5 miljard basen en vergeleken ze onderling meer dan 13 miljoen plekken in het DNA.
Uit die resultaten bleek niet alleen dat de ijsbeer veel ouder is dan gedacht, maar ook dat de genetische diversiteit van de ijsbeer de afgelopen jaren is afgenomen. Dat komt doordat het aantal ijsberen minder werd door het warmer worden van de aarde, maar ook door ontmoetingen met de bruine beer. Tussen het DNA van de ijsberen en bruine beren die in Zuidoost-Alaska leven, werden meer overeenkomsten, 5 tot 10 procent, gevonden dan tot nu toe werd gedacht.
IJsbeer-bruine-beer-flirts
Want ook al splitste de ijsbeersoort 4 tot 5 miljoen jaar geleden van de bruine beer, daarna zijn er nog wel meerdere keren genen uitgewisseld tussen de beide soorten. De twee verschillende beren kunnen namelijk paren en vruchtbare nakomelingen krijgen.
In warmere periodes, waarin het ijsoppervlakte afnam, werden de ijsberen gedwongen om ’s zomers langer aan land naar voedsel te zoeken en kwamen daarbij in het leefgebied van de bruine beer terecht.
Omgekeerd kan het ook. In koudere periodes raakten sommige delen van het leefgebied van de bruine beer bedekt met ijs en werden zij steeds verder naar de kust gedreven, richting het leefgebied van de ijsberen. Eerder onderzoek toonde ook al overeenkomsten in het DNA van bruine beren uit Ierland en ijsberen.
Of de ijsberen de huidige opwarming van de aarde gaan overleven blijft de vraag.
“Ook al heeft de soort flinke klimaatveranderingen in het verleden overleefd, dat betekent nog niet dat ze dat nu weer kan”, zegt Lindqvist in een reactie aan ScienceNews. En door de menging van het ijsbeergenoom met het genoom van de bruine beer, verliest de ijsbeer ook beetje bij beetje de genen die hem tot ijsbeer maken.
Bronnen:
- W. Miller et al., Polar and brown bear genomes reveal ancient admixture and demographic footprints of past climate change, Proceedings of the National Academy of Sciences (23 juli 2012)
- Polar bears ancient roots pushed way back (Nieuwsbericht ScienceNews)
- Polar Bear Evolution Tracked Climate Change (Nieuwsbericht ScienceDaily)