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Las enredadas historias evolutivas de los osos polares y pardos

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Osa polar con sus cachorros
Osa polar con sus cachorros

Comenzaron a convertirse en especies distintas hace aproximadamente 1,3 a 1,6 millones de años

Un nuevo estudio proporciona una visión mejorada de las entrelazadas historias evolutivas de los osos polares y los osos pardos.

Convertirse en especies separadas no impidió por completo que estos animales se aparearan entre sí. Los científicos saben esto desde hace algún tiempo, pero la nueva investigación se basa en un conjunto de datos ampliado, incluido el ADN de un antiguo diente de oso polar, para obtener más detalles.

La historia que emerge revela complejidades similares a las que complican la historia evolutiva humana.

"La formación y mantenimiento de especies puede ser un proceso complicado", dice Charlotte Lindqvist, Ph.D., profesora asociada de ciencias biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Buffalo y experta en genética de osos.

"Lo que sucedió con los osos polares y los osos pardos es un claro análogo a lo que estamos aprendiendo sobre la evolución humana: que la división de especies puede ser incompleta. A medida que se han recuperado más y más genomas antiguos de viejas poblaciones humanas, incluidos los neandertales y los denisovanos, estamos viendo que hubo una mezcla genética multidireccional a medida que diferentes grupos de humanos arcaicos se aparearon con ancestros de humanos modernos. Los osos polares y los osos pardos son otro sistema en el que se ve que sucede esto".

"Encontramos evidencia de mestizaje entre osos polares (Ursus maritimus) y osos pardos (Ursus arctos) que es anterior a un antiguo oso polar que estudiamos", dice ella. "Y, además, nuestros resultados demuestran una complicada y entrelazada historia evolutiva entre los osos pardos y polares, con la dirección principal del flujo de genes que va de los osos pardos a los osos polares. Esto invierte una hipótesis sugerida por otros investigadores de que el flujo de genes ha sido unidireccional y ha entrado en los osos pardos alrededor del pico de la última edad de hielo".

oso polar macho

Imagen: Un oso polar macho adulto en el noroeste de Groenlandia Crédito: Øystein Wiig

El concepto de osos polares adaptados al Ártico que capturan material genético de osos pardos, que están adaptados a la vida en latitudes más bajas, es uno de varios hallazgos de posible interés para los científicos preocupados por los impactos del cambio climático en las especies amenazadas.

A medida que el mundo se calienta y disminuye el hielo marino del Ártico, los osos polares y los osos pardos pueden encontrarse con más frecuencia en lugares donde sus rangos se superponen, lo que hace que su historia evolutiva compartida sea un tema de estudio particularmente intrigante, dice Lindqvist.

La división de especies puede ser un proceso complicado

Como explica Lindqvist, los científicos alguna vez pensaron que los humanos modernos y los neandertales simplemente se dividieron en especies separadas después de evolucionar a partir de un ancestro común. Luego, los investigadores encontraron ADN neandertal en personas euroasiáticas modernas, lo que implica que las poblaciones humanas modernas recibieron una afluencia de genes de los neandertales en algún momento de su historia evolutiva compartida, dice ella.

Solo más tarde, los científicos se dieron cuenta de que esta mezcla genética también complementaba a las poblaciones neandertales con genes humanos modernos, agrega Lindqvist. En otras palabras, el mestizaje puede ser complejo, no necesariamente una calle de un solo sentido, dice.

mandíbula de oso polar

Imagen: La mandíbula subfósil de un oso polar que vivió hace 115.000 a 130.000 años en el archipiélago de Svalbard en Noruega.

El nuevo estudio sobre los osos revela una historia notablemente similar: el análisis encuentra evidencia de hibridación tanto en los genomas de los osos polares como en los del oso pardo, y los osos polares en particular tienen una fuerte firma de una afluencia de ADN de los osos pardos, dicen los investigadores. Investigaciones anteriores propusieron solo el patrón inverso, dice Lindqvist.

"Es emocionante cómo el ADN puede ayudar a revelar la historia de la vida antigua. La dirección del flujo de genes es más difícil de determinar que simplemente su presencia, pero estos patrones son vitales para comprender cómo las adaptaciones pasadas se han transferido entre las especies para dar a los animales modernos sus características actuales", dice Leppälä, Ph.D., investigador postdoctoral en la unidad de investigación de ciencias matemáticas de la Universidad de Oulu.

"La genómica de poblaciones es una caja de herramientas cada vez más poderosa para estudiar la evolución de plantas y animales y los efectos de la actividad humana y el cambio climático en las especies en peligro de extinción", dice Luis Herrera-Estrella, Ph.D., Profesor Distinguido del Presidente de Genómica de Plantas y director del Instituto de Genómica para la Tolerancia al Estrés Abiótico de los Cultivos en el Departamento Tecnológico de Ciencias de Plantas y Suelos de Texas. También es profesor emérito en LANGEBIO. "Los osos no proporcionan historias de especiación simples más que la evolución humana. Esta nueva investigación genómica sugiere que los grupos de especies de mamíferos pueden ocultar historias evolutivas complicadas".

mandíbula de oso polar

Imagen: La mandíbula subfósil de un oso polar que vivió hace 115.000 a 130.000 años en el archipiélago de Svalbard en Noruega. Un estudio genómico incluye un análisis de ADN extraído de un diente adherido a esta mandíbula, que ahora se encuentra en el Museo de Historia Natural de la Universidad de Oslo. Crédito: Foto de Karsten Sund, Museo de Historia Natural (NHM), Universidad de Oslo

Evidencia de genomas de osos modernos y ADN de un diente antiguo

El estudio analizó los genomas de 64 osos polares y pardos modernos, incluidos varios genomas nuevos de Alaska, un estado donde se encuentran ambas especies.

El equipo también produjo un genoma nuevo y más completo para un oso polar que vivió hace entre 115.000 y 130.000 años en el archipiélago noruego de Svalbard. El ADN del antiguo oso polar se extrajo de un diente adherido a una mandíbula subfósil (imagen de arriba), que ahora se encuentra en el Museo de Historia Natural de la Universidad de Oslo.

Usando este conjunto de datos, los investigadores estiman que los osos polares y los osos pardos comenzaron a convertirse en especies distintas hace aproximadamente 1,3 a 1,6 millones de años, actualizando las evaluaciones anteriores realizadas por algunos de los mismos científicos. La edad de la división ha sido y sigue siendo un tema de debate científico, con cruces pasados ​​y la limitada evidencia fósil de antiguos osos polares están entre los factores que hacen que el momento sea difícil de precisar, dice Lindqvist.

oso polar incluido en el estudio

Imagen: Los genomas analizados en un nuevo estudio sobre osos incluyen el de este oso, fotografiado aquí en 1995 en North Slope de Alaska. Los científicos se habían preguntado si este oso podría ser un híbrido de oso pardo y oso polar, pero la nueva investigación encuentra que "este oso no es un híbrido, sino simplemente un oso pardo de color claro", dice la bióloga Charlotte Lindqvist de la Universidad de Buffalo. Crédito: Richard Shideler, División de Conservación de la Vida Silvestre, Departamento de Caza y Pesca de Alaska

En cualquier caso: después de convertirse en su propia especie, los osos polares sufrieron una dramática disminución de la población y un prolongado cuello de botella genético, lo que dejó a estos osos con mucha menos diversidad genética que los osos pardos, concluye el nuevo estudio. Los hallazgos confirman investigaciones anteriores que apuntan a las mismas tendencias y agregan evidencia en apoyo de esta hipótesis.

Junto con el análisis del flujo de genes, estos hallazgos brindan nuevos conocimientos sobre la entrelazada y desordenada historia evolutiva de los osos polares y los osos pardos.

El estudio se ha publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: Insights into bear evolution from a Pleistocene polar bear genome

Imagen de cabecera: Una madre osa polar y sus cachorros de 2 años en el noroeste de Groenlandia Credit: Øystein Wiig.

Etiquetas: HistoriaEvoluciónOsoPolarPardo

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