Dit is hoe ijsberen zich aanpassen aan een warmere wereld

De toekomst van de ijsbeer ziet er somber uit. Naar schatting zal meer dan twee derde van alle ijsberen tegen 2050 zijn verdwenen. Het is zelfs niet onrealistisch dat het dier uitsterft tegen het einde van deze eeuw. Maar er is een sprankje hoop. Onderzoekers hebben aanwijzingen gevonden dat ijsberen in warmere gebieden van Groenland genetische veranderingen doormaken die hen mogelijk helpen om te overleven in een wereld met steeds minder zee-ijs.

De studie werd gepubliceerd in het vakblad Mobile DNA. De auteurs hebben een recent ontdekte populatie ijsberen in het zuidoosten van Groenland bestudeerd. Deze beren leven in een klimaat dat veel warmer is dan dat van hun soortgenoten in het noordoosten en dat lijkt sporen na te laten in hun genoom.

Dat blijkt uit hun zogeheten transponeerbare elementen, in de volksmond ook wel ‘springende genen’ genoemd. Dit zijn stukjes DNA die zichzelf kunnen kopiëren en verplaatsen naar andere plekken in het genoom. Ze maken bij ijsberen maar liefst 38 procent van het totale DNA uit.

Lange tijd werden deze elementen gezien als parasitair DNA zonder duidelijke functie maar dat beeld is de afgelopen jaren drastisch veranderd. Wetenschappers begrijpen nu dat deze mobiele elementen een belangrijke rol kunnen spelen in het evolutionair proces. Wanneer zo’n springend gen op een nieuwe plek in het DNA terechtkomt, kan het de werking van nabijgelegen genen beïnvloeden. Soms is dat schadelijk maar soms levert het net een voordeel op.

Stress als motor

Stress (in dit geval temperatuurveranderingen) kan de activiteit van deze springende genen verhogen. Dat is eerder aangetoond in modelorganismen zoals fruitvliegjes en rondwormen. De hypothese is dat dit mechanisme organismen helpt om sneller te evolueren wanneer de omstandigheden veranderen.

De onderzoekers wilden weten of dit ook bij ijsberen gebeurt. Ze bekeken daarom de genetische data van zeventien volwassen ijsberen: twaalf uit het koudere noordoosten en vijf uit het warmere zuidoosten van Groenland.

Duidelijke verschillen tussen regio’s

Bij de zuidoostelijke ijsberen vonden de onderzoekers veel meer activiteit bij die transponeerbare elementen dan bij hun soortgenoten uit het noordoosten. In totaal vonden ze 1.500 transponeerbare elementen die anders tot expressie kwamen tussen de twee populaties.

Bovendien bleken de actieve springende genen bij de zuidoostelijke beren gemiddeld jonger te zijn. Dat betekent dat er recentelijk meer nieuwe kopieën zijn gemaakt en ingevoegd in het genoom. De onderzoekers schatten dat dit proces een paar honderd jaar heeft geduurd.

Ook verschillen in expressie van normale genen

Naast de veranderingen in springende genen vonden de onderzoekers ook verschillen in de expressie van normale genen. Twee genen voor hitteschokeiwitten, HSPA4L en HSPH1, waren actiever bij de zuidoostelijke beren. Hitteschokeiwitten helpen cellen omgaan met onder meer warmtestress. Ze spelen ook een rol bij het reguleren van springende genen. Dat doet vermoeden dat de genomen van de ijsberen in het warmere gebied daadwerkelijk reageren op de hogere temperaturen in hun omgeving.

Een model voor de toekomst?

Dit is mogelijk goed nieuws voor de soort omdat de huidige leefomstandigheden in deze streek lijken op wat alle ijsberen tegen het einde van deze eeuw zullen ervaren. Het gebied heeft minder zee-ijs, hogere temperaturen en meer variabele weersomstandigheden. De beren in het zuidoosten lijken zich doorheen de jaren te hebben aangepast aan deze omstandigheden, geïsoleerd van andere populaties door oceaanstromingen.

Wel is er een belangrijke kanttekening. De onderzoekers keken enkel naar bloedmonsters, niet voortplantingscellen. Om te spreken van daadwerkelijke evolutionaire aanpassingen moeten genetische veranderingen worden doorgegeven aan de volgende generatie en dat kan alleen via ei- en zaadcellen. Meer onderzoek moet uitwijzen of dit het geval is.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook IJsberen hebben het zwaar, maar niet overal en IJsberen spelen een verrassend grote rol in het Noordpoolgebied. Of lees dit artikel: Afkijken en uitproberen: orang-oetans leren nesten bouwen vooral van soortgenoten.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: