基因組研究闡明了整個物種范圍內棕熊的多樣性
棕熊的遺傳結構:與單基因座(mtDNA和Y染色體)聚類不同，多基因座(常染色體和X染色體)聚類在很大程度上可以用當今的組研種范棕熊種群連通性來解釋，除了西伯利亞西部的明整基因組不連續。樣本分布。個物深灰色和淺灰色:棕熊的圍內當代和歷史地理范圍(https://www.iucn.redlist.org)。符號類型表明mtDNA單倍型。樣性黑線表示mtDNA不連續。基因究闡烏拉爾山脈(深灰色)以及鄂畢河、組研種范棕熊葉尼塞河和勒拿河(從西向東)被描繪出來以供參考。明整基于常染色體SNP數據計算的個物等位基因共享距離的b–d PCoA散點圖。e f中的圍內樹狀圖的剩余熱圖，描繪了樹狀圖中的樣性路徑長度相對于基礎距離矩陣中的實際遺傳距離的差異。紅色(吸引)表示樣本比樹狀圖顯示的基因究闡更相似，而藍色(排斥)表示相反。組研種范棕熊f基于常染色體等位基因共享距離的明整無根‘生物鄰接’(bioNJ)樹狀圖(注:非進化系統發育)。g無根Y染色體最大似然系統發育(用RAXML軟件生成)，排除來自中東和喜馬拉雅山脈的遙遠外群樣本。描述X染色體歐幾里德遺傳距離的無根bioNJ樹狀圖。箭頭表示相對于f . Credit: Communications Biology (2023). DOI: 10.1038/s42003-023-04514-w
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by Senckenberg Research Institute and Natural History Museum）：棕熊是世界上最大的陸地食肉動物之一。他們的特點是肩膀上肌肉隆起，這給了他們的前腿額外的力量。目前確認的大約十個棕熊亞種都分布在北美、歐洲、俄羅斯和亞洲。
它們在形狀、棲息地和行為上表現出很大的多樣性。在《通訊生物學》上發表的一項基因組研究中，包括來自法蘭克福的四名科學家在內的一個國際研究小組調查了棕熊的遺傳多樣性以及這種變異是如何以及何時出現的。在這一過程中，他們首次對棕熊(Ursus arctos)進行了全面的種群基因組研究，并用它的例子來展示上一次冰河時期對今天物種多樣性的影響。
北美灰熊可能是最著名的亞種——但棕熊也原產于歐亞大陸，它們更喜歡生活在(山地)寒冷的森林中。據估計，它們在全球的數量約為200，000只，其中一半以上被認為是俄羅斯本土的。
中世紀時，棕熊在整個歐洲大陸都很常見；今天，大約有17000只動物生活在這里。棲息地的破壞、偷獵和缺乏接納導致了這種滅絕。雖然它們在德國被認為已經滅絕——除了2006年的“布魯諾”等個別移民——但它們并沒有被國際自然及自然資源保護聯盟(IUCN)列為全球瀕危物種。
為了對棕熊的亞種進行比較，科學家們檢查了整個地區128只棕熊的基因組。這些基因組中有95個是專門為這項研究解碼的。目的是使用新的基因組分析方法來測試以前關于不同人群之間的相似性和差異的發現，并回答開放性問題。這也包括哪些歷史因素導致了今天的分布和各自的基因組特征。
“為了全面了解棕熊的種群結構和遺傳多樣性，我們檢查并比較了具有不同遺傳特征的基因組的各個區域，包括雌性和雄性個體的X或Y染色體。與將整個基因組作為單一實體進行分析相比，這給了我們新的、更復雜的見解。我們發現，我們的遺傳數據產生的種群結構在很大程度上與當前的亞種分類相匹配——但也有細微的差異，”該研究的主要作者、森肯伯格生物多樣性和氣候研究中心的科學家Menno de Jong博士解釋道。
例如，橫跨歐洲和俄羅斯西部的棕熊，包括烏拉爾山脈甚至西伯利亞西部的熊，目前被認為是歐亞棕熊的一個亞種。遺傳分析支持這種細分，并證實，盡管地理范圍很大，這些地區的所有熊確實屬于同一遺傳群。
然而，在北美棕熊的案例中，研究人員發現了一個與當前分類不相符的特點。除了原產于阿拉斯加西南部海岸外的科迪亞克島的巨型科迪亞克熊(Ursus arctos middendorffi)，北美的所有其他熊目前都被認為是一個單一的亞種，即灰熊(Ursus arctos horribilis)。
然而，根據新的分析，原產于阿拉斯加西南部的阿拉斯加半島棕熊(曾經被認為是一個亞種，Ursus arctos gyas)與灰熊截然不同，事實上更類似于科迪亞克熊。“一種可能的解釋是，阿拉斯加半島棕熊亞種需要復活。另一種解釋是，阿拉斯加半島棕熊和科迪亞克熊代表了同一亞種的大陸和島嶼種群，”德容說。
由于上一次冰河時期的地理條件，研究人員還能夠確定這些阿拉斯加半島熊與堪察加半島熊(Ursus arctos beringianus)有著相同的共同祖先。直到大約11000年前，俄羅斯遠東半島的堪察加半島和阿拉斯加一直由貝林根大陸橋相連，當時全球海平面比今天低得多。
與此同時，阿拉斯加被巨大的冰原與美洲大陸分開，冰原覆蓋了現在的加拿大。隨著全球氣溫的上升和白令海峽的分離，物種混合或隔離的可能性再次改變。
“令人驚訝的是，我們可以從基因組數據中讀取這些古老的遷移，以了解最后一次冰河時期是如何影響物種的。由于新的發現，以前的方法和解釋必須重新考慮，”研究負責人Axel Janke解釋說，他是森肯伯格和法蘭克福歌德大學以及黑森LOEWE轉化生物多樣性基因組學中心(LOEWE TBG)的比較基因組學教授。
“活生物體的基因組分析，如我們在LOEWE-TBG進行的那些分析，揭示了對我們星球的生物多樣性及其進化史的令人難以置信的詳細的新見解。Janke繼續說道:“基因組學雖然還處于起步階段，但已經顯示出它是未來全面了解生命的技術。揭示棕熊種群歷史的研究方法可以作為研究歷史事件對許多其他物種影響的藍圖。
相關文章：