DNA niedźwiedzi polarnych zmienia się wraz z ociepleniem Arktyki

Nieoczekiwany sygnał od niedźwiedzi z Grenlandii

15 grudnia 2025 r. badacze opublikowali dowody, że niedźwiedzie polarne żyjące w południowo-wschodniej Grenlandii wykazują wyraźne zmiany w aktywności części swojego DNA — zmiany, które zdają się korelować z lokalnym ociepleniem. Zespół przeanalizował próbki krwi od 17 dorosłych niedźwiedzi polarnych pobrane w dwóch kontrastujących regionach Grenlandii i stwierdził wyraźnie wyższą aktywność tak zwanych „skaczących genów” u niedźwiedzi z cieplejszego, bardziej zmiennego południowo-wschodniego wybrzeża. Te obszary podwyższonej aktywności obejmują sąsiedztwa genetyczne powiązane z metabolizmem tłuszczów, starzeniem się i stresem komórkowym, co wskazuje na przesunięcie biochemiczne zbiegające się w czasie z gwałtownie zmieniającym się krajobrazem Arktyki.

Odkrycie jest uderzające, ponieważ łączy mierzalną odpowiedź molekularną u szczytowego drapieżnika z konkretnym gradientem klimatycznym. Niedźwiedzie polarne są zależne od lodu morskiego podczas polowań na foki; w obszarach, gdzie lód jest cieńszy lub cofa się wcześniej latem, niedźwiedzie borykają się z przedłużającymi się niedoborami żywności i stresem energetycznym. Nowe badanie, prowadzone przez naukowców z University of East Anglia i opublikowane w czasopiśmie Mobile DNA, interpretuje wzmożoną aktywność elementów transpozycyjnych jako element genomicznej odpowiedzi niedźwiedzi na te presje środowiskowe.

Jednak odkrycie to nie jest prostą historią udanej adaptacji. Zamiast tego otwiera ono okno na to, jak dzikie genomy reagują w czasie rzeczywistym na ocieplenie spowodowane przez człowieka — i stawia pilne pytania o granice i konsekwencje takich reakcji dla ochrony gatunku.

Skaczące geny: krótkie wprowadzenie

„Skaczące geny” to potoczna nazwa elementów transpozycyjnych, czyli odcinków DNA, które mogą przemieszczać się w obrębie genomu lub w inny sposób zmieniać sposób regulacji sąsiednich genów. Zostały odkryte niemal sto lat temu i obecnie wiadomo, że stanowią znaczną część genomów wielu kręgowców. Większość z nich jest zazwyczaj uśpiona, ale stresory środowiskowe — wysoka temperatura, infekcje, głód, zanieczyszczenia — mogą znosić represję epigenetyczną i pozwalać elementom transpozycyjnym na aktywność transkrypcyjną.

Gdy są aktywne, elementy te mogą robić kilka rzeczy: mogą wstawiać się w nowe pozycje genomowe i zakłócać działanie genów, mogą przenosić sekwencje regulacyjne, które zmieniają to, które geny są włączane lub wyłączane, lub mogą generować małe cząsteczki RNA zmieniające sieci ekspresji genów. W niektórych przypadkach aktywność ta tworzy nową zmienność genetyczną, na którą może oddziaływać dobór naturalny; w innych zwiększa niestabilność genetyczną i ryzyko chorób. Publikacja z University of East Anglia dokumentuje zwiększoną aktywność transkrypcyjną tych elementów u niedźwiedzi z cieplejszego sektora Grenlandii, co sugeruje, że genomy tych zwierząt doświadczają zmiany stanu regulacyjnego powiązanej z ich środowiskiem.

Ta zmiana regulacyjna wydaje się koncentrować w regionach genomowych związanych z metabolizmem lipidów — układami biologicznymi kluczowymi dla przetrwania niedźwiedzi polarnych, ponieważ zapasy tłuszczu pozwalają przetrwać długie okresy postu i napędzają reprodukcję. Obserwacja aktywności elementów transpozycyjnych w tych regionach ma zatem prawdopodobne znaczenie funkcjonalne, nawet jeśli dokładne konsekwencje wymagają jeszcze potwierdzenia.

Interpretacja dowodów: obietnice i zastrzeżenia

Dane z badania dają jasny i konkretny sygnał, ale próba jest niewielka: próbki krwi od 17 dorosłych osobników, z czego 12 z północno-wschodniej Grenlandii i pięć z populacji południowo-wschodniej. Małe liczby są powszechne w badaniach dużych, żyjących w odległych miejscach ssaków, a autorzy zastosowali staranne testy molekularne, aby wywnioskować, które części genomu były aktywne transkrypcyjnie. Niemniej jednak ograniczona wielkość próby i pobieranie próbek w jednym punkcie czasowym oznaczają, że należy rozważyć kilka alternatywnych wyjaśnień.

Demografia i struktura populacji mogą powodować regionalne różnice w aktywności DNA, które nie mają nic wspólnego ze współczesnym klimatem. Dieta, narażenie na zanieczyszczenia, obciążenie chorobami i profile wiekowe również wpływają na ekspresję genów i mogą częściowo wyjaśniać obserwowane wzorce. Krew jest praktyczną tkanką do pobierania próbek bez uśmiercania zwierząt, ale aktywność genów we krwi nie zawsze odzwierciedla aktywność w innych narządach — takich jak wątroba czy tkanka tłuszczowa — które zarządzają metabolizmem i magazynowaniem tłuszczu.

Co to może oznaczać dla niedźwiedzi polarnych

Istnieją dwa szerokie, kontrastujące ze sobą sposoby interpretacji nowych danych. Jeden jest ostrożnie optymistyczny: genom nie jest bezwładny, a organizmy poddane stresowi mogą wykazywać szybkie zmiany regulacyjne generujące nową zmienność. Gorące punkty aktywności w pobliżu genów odpowiedzialnych za metabolizm tłuszczów pasują do wiarygodnej narracji ekologicznej: wraz ze zmniejszaniem się lodu morskiego i spadkiem możliwości polowania, niedźwiedzie zdolne do zmiany sposobu magazynowania i mobilizacji energii mogą zyskać krótkoterminową przewagę w przetrwaniu.

Druga interpretacja jest otrzeźwiająca. Aktywacja skaczących genów może zwiększać niestabilność genomu, przyspieszać starzenie komórkowe lub wytwarzać szkodliwe mutacje. Zlokalizowane odpowiedzi genomiczne u niewielkiej części gatunku nie odwracają większych demograficznych i ekologicznych zagrożeń wynikających z utraty siedlisk. Nawet jeśli niedźwiedzie z południowo-wschodniej Grenlandii wykazują dziś molekularną strategię radzenia sobie, nie gwarantuje to długoterminowego przetrwania, gdy lód morski spadnie poniżej progowych poziomów lub gdy populacje ofiar się załamią.

Ekolodzy nazywają optymistyczny scenariusz „ratunkiem ewolucyjnym” — sytuacją, w której szybka zmiana adaptacyjna zapobiega upadkowi populacji — ale taki ratunek zależy od kilku trudnych warunków: wystarczającej wielkości populacji, dziedzicznej korzystnej zmienności oraz czasu, w którym dobór może zadziałać. Tempo ocieplenia Arktyki i fragmentacja populacji niedźwiedzi polarnych sprawiają, że ratunek ewolucyjny jest w najlepszym razie niepewny.

Implikacje dla polityki i badań

Dla obrońców przyrody badanie niesie ze sobą dwojakie przesłanie. Z jednej strony monitorowanie molekularne może ujawnić wcześniej niewidoczne reakcje na stres i zidentyfikować populacje, które już podlegają silnej presji selekcyjnej. Informacje te mogą pomóc w ukierunkowaniu działań zarządczych, takich jak ochrona ważnych siedlisk żerowania, redukcja lokalnych stresorów czy priorytetyzacja korytarzy pozwalających zwierzętom na przemieszczanie się do bardziej sprzyjających środowisk.

Z drugiej strony molekularne oznaki stresu nie powinny stać się uzasadnieniem dla braku działań w polityce klimatycznej. Sami badacze podkreślają, że te zmiany genomiczne nie usuwają potrzeby redukcji emisji gazów cieplarnianych; zamiast tego uwydatniają, jak szybko organizmy są zmuszane do reakcji. Poleganie na naturalnej plastyczności genomicznej w celu ratowania gatunków jest zarówno ryzykowne naukowo, jak i obciążone etycznie.

Z perspektywy badawczej artykuł wskazuje na jasne kolejne kroki: zwiększenie liczebności próby w różnych porach roku i klasach wiekowych, pobieranie próbek z wielu tkanek tam, gdzie to możliwe, integrowanie sekwencjonowania całego genomu z pomiarami ekologicznymi i fizjologicznymi oraz ustalenie, czy którakolwiek z obserwowanych zmian regulacyjnych jest dziedziczona z pokolenia na pokolenie. Prace eksperymentalne — tam, gdzie jest to właściwe i etyczne — byłyby potrzebne, aby połączyć aktywność elementów transpozycyjnych ze zmianami w metabolizmie tłuszczów, sukcesem reprodukcyjnym lub przeżywalnością.

Historię niedźwiedzi polarnych w południowo-wschodniej Grenlandii najlepiej zatem odczytywać jako wczesne ostrzeżenie: zmiana klimatu nie tylko przemeblowuje lód i sieci pokarmowe, ale także spycha genomy w nowe stany. Stany te mogą czasem pomagać, czasem szkodzić, a często pozostają niejednoznaczne, dopóki nie zgromadzimy więcej danych. Naukowcy i decydenci stają przed pilnym zadaniem interpretacji tych sygnałów bez nadmiernego przeceniania ich zdolności do powstrzymania wymierania.

Źródła

• Mobile DNA (czasopismo; praca naukowa opublikowana 15 grudnia 2025 r.)
• University of East Anglia, School of Biological Sciences (główna instytucja badawcza)