Agência FAPESP – Um dos mais emblemáticos personagens das discussões sobre o aquecimento global é o urso-polar. Entretanto, pouco se sabe a respeito de como o clima já impactou, no passado, a evolução e a permanência da espécie (Ursus maritimus). O motivo é a falta de registros fósseis.
Um novo estudo mostra que o grande mamífero, um dos maiores carnívoros terrestres, evoluiu recentemente e se adaptou em pouco tempo à vida no Ártico. Para chegar a essa conclusão, os autores, dos Estados Unidos e da Europa, sequenciaram o mais antigo genoma conhecido do animal.
Análise de fósseis raros mostra que urso-polar originou de ancestral comum com o urso-marrom há cerca de 150 mil anos e se adaptou rapidamente à vida no Ártico (foto: Wikipedia)
O sequenciamento foi feito a partir de fósseis bem-preservados, com idade estimada entre 110 mil e 130 mil anos, encontrados em 2004 no arquipélago de Svalbard, na Noruega. O estudo será publicado esta semana no site e em breve na edição impressa da revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
A comparação com o genoma de outras espécies indica que o urso-polar originou de um ancestral em comum com o urso-marrom há cerca de 150 mil anos.
“Os resultados de nossa pesquisa confirmam que o urso-polar é uma espécie de evolução recente que evoluiu de modo extremamente rápido durante o fim do Pleistoceno. Provavelmente ele se adaptou à abertura de novos habitats e de fontes de alimentos em resposta a mudanças climáticas que ocorreram pouco antes do mais recente período interglacial”, disse Charlotte Lindqvist, da Universidade de Buffalo, um dos autores do estudo.
“Pouquíssimos fósseis de urso-polar foram encontrados até hoje, levando a estimativas muito variadas de como e quando ele evoluiu. Como o urso-polar vive no gelo, após morrer seus restos vão parar no oceano ou são devorados. Ou seja, não são depositados em sedimentos como no caso de outros mamíferos terrestres”, disse Øystein Wiig, do Museu de História Natural da Universidade de Oslo, na Noruega, outro autor da pesquisa.
Em 2004, um geólogo islandês encontrou uma mandíbula e um canino fossilizados que foram encaminhados à Wiig. Charlotte, que trabalhava com o pesquisador na época, extraiu DNA das amostras. Em 2008, quando foi aos Estados Unidos para fazer o pós-doutorado, ela continuou a análise em colaboração com Stephan Schuster, da Universidade do Estado da Pensilvânia.
O trabalho resultou no sequenciamento do genoma mitocondrial completo do fóssil. Os dados obtidos foram comparados com sequências de outras espécies de urso, de modo a tentar verificar a história evolutiva da espécie que vive em algumas das regiões mais frias do planeta.
“Esse é, de longe, o mais antigo genoma mitocondrial de um mamífero até hoje sequenciado, com cerca do dobro da idade do mais velho genoma de mamute”, disse Schuster.
Embora os resultados do estudo demonstrem a grande capacidade de adaptação do urso-polar em sua origem, os pesquisadores alertam que isso não garante que o mesmo ocorra no futuro. “As mudanças climáticas podem estar ocorrendo atualmente em um ritmo tão acelerado que o urso-polar não conseguiria acompanhar”, disse Charlotte.
O artigo Complete mitochondrial genome of a Pleistocene jawbone unveils the origin of polar bear, de Charlotte Lindqvist e outros, poderá ser lido em breve por assinantes da Pnas em www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0914266107.
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Charlotte Lindqvist a,1,2, Stephan C. Schuster b,1, Yazhou Sun b, Sandra L. Talbot c, Ji Qi b, Aakrosh Ratan b, Lynn P. Tomsho b, Lindsay Kasson b, Eve Zeyl d, Jon Aars e, Webb Miller b, Ólafur Ingólfsson f,g, Lutz Bachmann d, and Øystein Wiig d
-Author Affiliations
aDepartment of Biological Sciences, University at Buffalo, Buffalo, NY 14260;
bCenter for Comparative Genomics and Bioinformatics, Pennsylvania State University, University Park, PA 16802;
cAlaska Science Center, US Geological Survey, Anchorage, AK 99508;
dNational Centre for Biosystematics, Natural History Museum, University of Oslo, 0318 Oslo, Norway;
ePolar Environmental Centre, Norwegian Polar Institute, 9296 Tromsø, Norway;
fDepartment of Earth Sciences, University of Iceland, 101 Reykjavik, Iceland; and
g University Centre in Svalbard, 9171 Longyearbyen, Norway
Edited* by Francisco J. Ayala, University of California, Irvine, CA, and approved January 22, 2010 (received for review December 9, 2009)
↵ 1C.L. and S.C.S. contributed equally to this work.
Abstract
The polar bear has become the flagship species in the climate-change discussion. However, little is known about how past climate impacted its evolution and persistence, given an extremely poor fossil record. Although it is undisputed from analyses of mitochondrial (mt) DNA that polar bears constitute a lineage within the genetic diversity of brown bears, timing estimates of their divergence have differed considerably. Using next-generation sequencing technology, we have generated a complete, high-quality mt genome from a stratigraphically validated 130,000- to 110,000-year-old polar bear jawbone. In addition, six mt genomes were generated of extant polar bears from Alaska and brown bears from the Admiralty and Baranof islands of the Alexander Archipelago of southeastern Alaska and Kodiak Island. We show that the phylogenetic position of the ancient polar bear lies almost directly at the branching point between polar bears and brown bears, elucidating a unique morphologically and molecularly documented fossil link between living mammal species. Molecular dating and stable isotope analyses also show that by very early in their evolutionary history, polar bears were already inhabitants of the Artic sea ice and had adapted very rapidly to their current and unique ecology at the top of the Arctic marine food chain. As such, polar bears provide an excellent example of evolutionary opportunism within a widespread mammalian lineage.
ancient DNA Arctic mammal evolution next-generation sequencing Svalbard
Footnotes
2To whom correspondence should be addressed. E-mail: cl243@buffalo.edu.
Author contributions: C.L., S.C.S., L.B., and Ø.W. designed research; C.L., S.C.S., S.L.T., L.P.T., L.K., E.Z., J.A., Ó.I., and Ø.W. performed research; C.L., S.C.S., Y.S., J.Q., A.R., and W.M. analyzed data; and C.L., Y.S., W.M., L.B., and Ø.W. wrote the paper.
The authors declare no conflict of interest.
↵*This Direct Submission article had a prearranged editor.
Data deposition: The sequences reported in this paper have been deposited in the GenBank database (accession nos. GU573485–GU573491).
This article contains supporting information online at www.pnas.org/cgi/content/full/0914266107/DCSupplemental.
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