Ættartré tegunda, einstaklinga og gena

Erfðamengjabyltingin gerir okkur kleift að greina erfðamengi einstaklinga, ekki bara manna heldur einnig annara lífvera. Nú berast fregnir af rannsókn á erfðamengjum 23 hvítabjarna og nokkura brúnbjarna. Markmiðið er að meta aldur hvítabjarna - hvenær aðskildust þeir frá sameiginlegum forföður hvítabjarna og brúnbjarna? Einnig er hugmyndin að kanna erfðabreytileika innan hvítabjarnarstofnsins, og með einstöku ~120.000 ára gömlu beini úr hvítabirni sem Ólafur Ingólfsson fann, kanna nýlega sögu stofnsins. 

Mynd af beininu tók Ólafur Ingólfsson jarðfræðingur. 

Rannsóknin birtist í hinu virta tímariti PNAS, og er helstu niðurstöðum hennar gerð ágæt skil í nýlegri fréttatilkynningu frá Háskóla Íslands Hvítabirnir blandaðri brúnbjörnum en áður var talið (birtist meðal annars nær orðrétt á mbl.is -Hvítabirnir eldri en áður var talið).

Ein niðurstaða greinarinnar er að aldur hvítabjarna er mun meiri en áður var talið. Fyrra mat var um 150.000 ár, en nýjustu tölur benda til að um 3-4 milljón ár séu síða hvíta og brúnbirnir aðskildust í tegundir. Hví þessi mikli munur?

Munurinn liggur í því að mismunandi hlutar erfðamengisins voru skoðaðir. Fyrra matið á aldri hvítabjarna byggði á erfðaefni úr hvatberanum - og benti til þess að sameiginlegur uppruni tegundanna hafi verið fyrir um 150.000 árum. Seinna matið byggði á öllu erfðamenginu, og þá sést að flest gen og litningabútar aðskildust fyrir um 3-4 milljónum ára. Seinni talan er rétt, því hún byggir á næstum öllu erfðamenginu. En ég legg áherslu á að flest gen sýna þennan mikla aldur, því önnur gen sýna lægra gildi. Eðlileg frávik í svona aldursmati umtalsverð, geta skeikað þúsundum ára ef ekki hundrað þúsund árum. En munur upp á 150.000 til 4.000.000 ár kallar á aðrar skýringar.

Greinin lýsir því að þessi náni skyldleiki milli hvítabjarna er mestur við brúnbirni frá ákveðnu svæði í vestaverðu Kanada. Svarið við gátunni er genaflæði, afrakstur kynmaka (og jafnvel ásta) hvítabjarna og brúnbjarna. Sum gen, m.a. hvatbera litningurinn virðist hafa flætt frá hvítabjörnum til brúnbjarna, líklega þegar dýrin á þessu landsvæði hittust í kjölfari hlýnunar og búferlaflutninga.

Lykilatriðið er að ættartré gena, einstaklinga og tegunda eru ekki þau sömu. Við erfum gen og litningabúta frá foreldrum okkar, ömmum, öfum og öðrum forfeðrum. Erfðamengi einstaklings er blanda af genum forfeðra. Gen hvers okkar eru handahófskennd blanda af genum fjögurra langafa og fjögurra langamma*. Við kunnum að fá eintök af einu geni frá ömmunni í Bárðardal, og afanum frá Bæ, en eintök næsta gens geta verið frá Arkangelsk og Dýrafirði.

Erfðafræðirannsóknir hafa nú afhjúpað slík mynstur í mörgum tegundum. Aldur hvatberalitnings mannsins er annar en aldur Y-litningsins (þannig að Askur og Embla voru tæplega samtíða). Einnig sjást skýr merki um kynblöndun Neanderdalsmanna og forfeðra okkar utan Afríku (Getur verið að Neanderdalsmaðurinn hafi ekki dáið út heldur blandast nútímamanninum?).

* að því gefnu að engin skyldleikaæxlun hafi verið!

Ítarefni

Polar and brown bear genomes reveal ancient admixture and demographic footprints of past climate change Millera o.fl. 2012 PNAS www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1210506109

Ísbirnir og pöndur að fornu og nýju

Getur verið að Neanderdalsmaðurinn hafi ekki dáið út heldur blandast nútímamanninum?

Hvítabirnir eldri en áður var talið

Athugasemdir

[Vilhjálmur Eyþórsson, 9.8.2012 kl. 19:19]

Það er dálítið hæpið að ísbirnir séu svona gamlir einfaldlega vegna þess að ís fór ekki að leggjast yfir norðurslóðir fyrr en nokkuð var liðið á kvartertíma. Yfirleitt er talið að tertíertíma hafi lokið fyrir um þrem milljónum ára og kvarter hafist, en hin eiginlega ísöld hófst varla fyrr en fyrir ca 2.5 milljónum ára, sumi sega tveim milljónum. Ef enginn ís var, var engin ástæða fyrir ísbirni að þróast fram. Síðan ísöldin mikla, sem við lifum á hófst hafa komið um eða yfir 20 stutt hlýskeið eins og það sem nú ríkir, sum miklu heitar en það núverandi, t.d. það, sem lauk fyrir rúmum hundrað þúsund árum. Þá bráðnaði mikill hluti Grænlands og Norður- íshafið hefur verið að mestu eða öllu leyti íslaust. Þrátt fyrir það lifðu ísbirnirnir góðu lífi í gegnum þetta og öll hin hlýskeiðin, þannig að það er ástæðulaust að óttast um þá þótt hlýtni eitthvað agnarlítið aftur.

[Arnar Pálsson, 10.8.2012 kl. 09:47]

Takk fyrir innslagið Vilhjálmur

Það sem stofnerfðafræðin getur metið er aldur aðskilnaðar (með ákveðinni skekkju auðvitað), milli tveggja eða fleiri núlifandi tegunda.

Gögnin staðfesta að síðasti sameiginlegi forfaðir brúnbjarna og hvítabjarna var uppi fyrir um 3-4 milljónum ára.

Auðvitað urðu hvítabirnir ekki að hvítabjörnum á sama augnabliki og þeir aðskildust frá brúnbjörnum. Það hefur tekið þá þessi uþb 3.5 milljón ár að verða að því sem þeir eru.

Miðað við jarðsöguna, sem ég þekki ekki almennilega en þú rekur vonandi af kunnáttu, þá er líklegast að sterkur valþrýstingur fyrir hinum alþekktu hvítabjarnareinkennum verði ekki fyrr en fyrr en fyrir um 2.5 milljónum ára.

En þá hefur verið til for-hvítabjörns tegund, líklega nyrst á meginlandi Ameríku. Það er líklegt (en erfitt að sanna) að þar hafi nokkur for-einkenni hvítabjarna tekið að myndast - sem síðar nýttust þegar tegundin umbreyttist í eiginlega hvítabirni.

Ástæðan fyrir því að við óttumst um hvítabirnina við núverandi hlýnun er tvíþætt. Í fyrsta lagi mun stofninn minnka - það er alltaf áhættusamt. 100.000 dýra stofn á meiri möguleika á að lifa af en stofn 1000 dýra. 

Í öðru lagi er aukin hætta á blöndun við brúnbirni, sem getur leitt til þess að sérkenni hvítabjarna hverfi (og tegundin þar með).

Í þriðja lagi þrengir maðurinn mjög að búsvæðum brúnbjarna og hvítabjarna. Núverandi hlýnun er ekki eins og fyrri hlýskeið, því birnirnir geta ekki flúið inn á óspillt (ónýtt) meginland.

Hins vegar má alveg taka þá afstöðu að hvítabirnir séu meindýr og þeim beri að eyða með öllum ráðum.  Slíkt verður vitanlega að rökstyðja, eins og yfirlýsingar um mikilvægi friðunar.