ใน Pleistocene หมีขั้วโลกข้ามกับคนที่เป็นสีน้ำตาล• Elena Naimark •ข่าววิทยาศาสตร์เกี่ยวกับ "องค์ประกอบ" •พันธุศาสตร์ชีวสารสนเทศศาสตร์

ใน Pleistocene หมีขั้วโลก interbred กับสีน้ำตาล

ลูกผสมของหมีสีขาวและสีน้ำตาลที่สวนสัตว์: ด้านขวา หญิง ด้านซ้าย ชาย ลงด้านล่าง หมีสองชนิด รูปภาพจาก news.bbc.co.uk

จากข้อมูลที่น่าประทับใจของ DNA ใหม่เกี่ยวกับดีเอ็นเอของ mitochondrial ของหมีขาวและน้ำตาลนักวิทยาศาสตร์ได้แนะนำให้มีการผสมข้ามพันธุ์ซ้ำสองชนิดในอดีต สมมติฐานนี้ดูดีกว่าที่กล่าวมาก่อนหน้านี้: หมีขั้วโลกเป็นกลุ่มโมโนไฟเล็ตที่แยกจากอลาสก้าหรือหมีไซบีเรียในช่วงยุคน้ำแข็ง ทางเลือกของหนึ่งหรือรุ่นอื่น apparently จะขึ้นอยู่กับความน่าเชื่อถือของวิธีการที่ใช้สำหรับการฟื้นฟู phylogenesis

เส้นหลายสี หมีได้รับการกำหนดจากจุดทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกันครอบคลุมช่วงทั้งหมดของหมีสีน้ำตาลในช่วง 50,000 ปีที่ผ่านมา (14 แห่ง) นี่คือช่วงเวลาที่คาดว่าจะมีอยู่ในปัจจุบันของหมีขั้วโลกรุ่นปัจจุบัน เส้นสีดำ ในแผนภาพเหล่านี้เป็นหมีขั้วโลก มองใกล้คุณจะสังเกตุเห็นบางเส้นเปลี่ยนสี ตัวอย่างเช่นบางเส้นในห่วงฉันเปลี่ยนสีด้วยสีน้ำเงิน บน สีเหลือง. นี่หมายความว่าบุคคลเชื้อสายมารดาคนนี้อพยพมาจากยุโรปไปยังเอเชีย ถ้า สีน้ำเงิน ถูกแทนที่ สีชมพูการเดินทางสิ้นสุดลงในภูมิภาคสแกนดิเนเวียเป็นต้นชั่วขณะและมาตราส่วนนี้กำหนดโดยนาฬิกาโมเลกุลไม่ใช่ข้อมูลทางจุลชีววิทยา สีเทาเข้ม พื้นหลังหมายถึงยุคน้ำแข็งและ สีเทาอ่อน – interglacial โครงการของบทความที่อยู่ระหว่างการอภิปรายใน ชีววิทยาปัจจุบัน

งานเกี่ยวกับที่มาของหมีขั้วโลกตีพิมพ์ในวารสาร ชีววิทยาปัจจุบัน, แสดงให้เห็นด้วยความมั่นใจทั้งหมดในช่วงของปัญหาและโอกาสของข้อมูลทางชีวภาพในปัจจุบัน

จุดเริ่มต้นของการศึกษาครั้งนี้คือการค้นพบฟอสซิลของหมีขั้วโลกสองตัว สำเนาแรกมาจากหมู่เกาะอาร์กติก Spitsbergen (Svalbard, Svalbard) จากสถานที่ที่มีอายุ 130-110 พันปี ส่วนที่สองซึ่งมีอายุประมาณ 115,000 ปีพบได้ในภาคเหนือของนอร์เวย์ จากกระดูกของพวกเขา (ขากรรไกรในกรณีแรกซี่โครงที่สอง), mitochondrial ดีเอ็นเอถูกแยกออกมาก่อนหน้านี้และลำดับเบสที่สอดคล้องกันถูกกำหนด มันเปิดออกที่ดีเอ็นเอ mitochondrial โบราณไม่ได้คล้ายกับ mtDNA ของหมีขั้วโลกที่ทันสมัย จะอธิบายได้อย่างไร? การอภิปรายเริ่มต้นด้วยการมีส่วนร่วมของข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับดีเอ็นเอของหมีการเก็บรวบรวมข้อมูลทางพันธุกรรมใหม่ ๆ และข้อเท็จจริงต่างๆเกี่ยวกับพันธุศาสตร์ประวัติและชีววิทยาของหมีข้อมูลเหล่านี้เป็นภาพที่สอดคล้องกันของการตั้งถิ่นฐานและวิวัฒนาการของหมีสีน้ำตาลและขั้วโลก

ข้อเท็จจริงที่เป็นที่รู้จักต่อไปนี้กลายเป็นสิ่งสำคัญในระหว่างการสนทนา ประการแรกยีน mitochondrial ของหมีขั้วโลกมีลักษณะความหลากหลายต่ำช่วงของมันถูกปกคลุมอย่างสมบูรณ์โดย mtDNA ความหลากหลายของหมีสีน้ำตาล ในเวลาเดียวกันส่วนที่เหลือของหมีขั้วโลกต่างกันอย่างมากจากสีน้ำตาลและในรูปสัณฐานวิทยาและในระบบนิเวศน์และเครื่องหมายยีนนิวเคลียร์ ประการที่สองหมีสีน้ำตาลและขั้วโลกสามารถผสมข้ามพันธุ์และผลิตลูกหลานที่อุดมสมบูรณ์ตามที่ได้รับการตั้งข้อสังเกตโดยนักชีววิทยาในช่วง 5 ปีที่ผ่านมาของการสังเกต ประการที่สามสายพันธุ์หมีสีน้ำตาลและขั้วโลกแตกต่างกันราว 800-1,500 ปีก่อน (กลาง Pleistocene) เนื่องจากการแยกตัวของประชากรหมีสีน้ำตาลในไซบีเรีย และในที่สุดก็ต้องจำไว้ว่าเนื่องจากจำนวนหมีขั้วโลกการสูญเสีย (หรือการสูญพันธุ์) ของสายมารดา (อ่าน: บรรทัด mtDNA) ไม่ใช่เหตุการณ์ที่ไม่ค่อยพบ

ประการแรกข้อมูลชีวสารสนเทศสรุปข้อมูลเกี่ยวกับหมีขาวและน้ำตาลที่เก็บไว้ในฐานข้อมูลลำดับเบส GenBank บนเซิร์ฟเวอร์ของศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาในฐานข้อมูลนี้มี 168 mtDNA ลำดับของหมีรวมทั้งสองฟอสซิลหมีขั้วโลก ถัดไปพันธุกรรมเริ่มทำงาน: พวกเขาเสริมข้อมูลชุดนี้กับ 74 สำเนาของหมีสีน้ำตาลและขั้วโลกเน้นและระบุชิ้นส่วนของ mtDNA ของพวกเขา ปริมาณงานดังกล่าวเป็นไปได้ค่อนข้างมากในระยะเวลาอันสั้น สิ่งสำคัญคือการอ่านชิ้นส่วนใหม่ ๆ ไม่ใช่แค่หมีสมัยใหม่เท่านั้น (หมีขั้วโลกสมัยใหม่ 17 ชิ้น) แต่ยังเป็นพันธุ์โบราณอีกด้วย (34 หมีขั้วโลกโฮโลซีนหมีสีน้ำตาลโบราณ 23 แห่งจากไอร์แลนด์และอังกฤษ) มันเปิดออกในจำนวน 53 หมีขั้วโลกและ 189 หมีสีน้ำตาล

หลังจากนั้น bioinformatics ก็เข้ามาสร้างต้นไม้วิวัฒนาการสำหรับชุดข้อมูลทั้งหมด 242 mtDNA fragment และสำหรับเทคโนโลยีนี้ได้มีการพัฒนาแล้ว โครงสร้างผลลัพธ์มีลักษณะดังนี้:

ในโครงการนี้ clades สี่ถูกแยกออกนั่นคือกลุ่มของหมีกับ phylogenetic ชุมชน สิ่งที่น่าสนใจที่สุดสำหรับการศึกษาสมบัติครั้งที่สองนี้รวมกันทั้งหมดหมีขั้วโลกรวมทั้งตัวอย่างโบราณสองชิ้นจากนอร์เวย์และชาวไอริชโบราณและตัวอย่างของหมีสีน้ำตาลจากมลรัฐอะแลสกาตะวันออกเฉียงใต้ – ในแผนภาพที่กำหนดเป็น ABC: Admiralty Island (Admiralty Island) Baranova (เกาะ Baranof) และ Chichagova (เกาะ Chichagof)สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าหมีขั้วโลก – สมัยใหม่และสมัยโบราณ – ถูกแยกออกจากกันในขณะที่ส่วนโบราณเข้าหาแนวตะวันออกเฉียงใต้ของอะแลสกาและส่วนที่ทันสมัย ​​- แก่ชาวไอริชโบราณ Clade I – รวบรวมตัวอย่างยุโรปสแกนดิเนเวียและแอฟริกัน ตุ๊กตาหมีสีน้ำตาลของไอร์แลนด์ยังเป็นของที่นี่ สมบัติ III และ IV แสดงให้เห็นถึงการรวมกันของอลาสก้าไซบีเรียกัมชัชาและหมีสีน้ำตาลในยุโรปตะวันออก

นอกจากนี้ตามวันที่คำนวณความแตกต่างของเส้นมารดารูปแบบการย้ายถิ่นของหมีสีน้ำตาลและขั้วโลกได้รับการบูรณะ จะแสดงในรูปต่อไปนี้และรุ่นไดนามิกจะถูกนำเสนอที่นี่

ขณะนี้มีโครงการสำหรับการตั้งถิ่นฐานของหมีสีน้ำตาลและขั้วโลกนักวิทยาศาสตร์ได้สร้างสถานการณ์ที่เป็นไปได้สำหรับการวิวัฒนาการของหมีขั้วโลก ตามที่นำมาใช้ก่อนสายพันธุ์หมีขั้วโลกเป็นลูกหลานของเส้นเลือดเก่าแก่ของหมีสีน้ำตาลไอริชซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากอลาสก้าทางตะวันออกเฉียงใต้ ไอริชหมีสีน้ำตาลตัวเองถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มน้องสาว – หนึ่งสูญพันธุ์อื่น ๆ ที่ทันสมัย สมมติฐานนี้ไม่พอดีกับเวลาที่คำนวณจากชั่วโมงโมเลกุลหรือเวลาที่มีลักษณะของซากดึกดำบรรพ์ของสายพันธุ์โบราณของหมีขั้วโลกการฟื้นฟูไม่อนุญาตให้หมีขั้วโลกทั้งในสมัยโบราณและสมัยใหม่รวมเข้าด้วยกันเป็นเส้นเดียว อีกสองสถานการณ์แนะนำให้มีการผสมข้ามพันธุ์ของหมีขั้วโลกกับไอริชสีน้ำตาล ในกรณีนี้เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นของการผสมข้ามพันธุ์จะเกิดขึ้นสองหรือสามครั้งในระยะเวลา 120,000 ปี สมมติฐานของการผสมพันธุ์ช่วยอธิบายความคล้ายคลึงกันของ mtDNA ของหมีขาวและน้ำตาลและความแตกต่างระหว่าง mtDNA ระหว่างสายหมีขั้วโลกในสมัยโบราณและสมัยใหม่

ลูกศร แสดงให้เห็นทิศทางของการอพยพของสายพันธุ์แม่ของหมีสีน้ำตาลและขั้วโลกกว่า 120,000 ปี; รุนแรงมากขึ้น สีชมพู ลูกศรที่เชื่อถือได้มากขึ้นการย้ายถิ่นในทิศทางนี้ (BF – ปัจจัย Bayes) โปรดสังเกตว่าทิศทางการอพยพมาจากตะวันออกไปตะวันตก โครงการของบทความที่อยู่ระหว่างการอภิปรายใน ชีววิทยาปัจจุบัน

สมมติฐานที่สมจริงมีพื้นฐานมาจากการกำหนดอายุฟอสซิลหมีสีขาวและสีน้ำตาลตลอดจนการคำนวณอายุของหมีแต่ละสาย สำหรับการสอบเทียบชั่วโมงโมเลกุลใช้อายุฟอสซิลสีขาวและสีน้ำตาลหมี อย่างไรก็ตามการกำหนดอายุของพวกเขาให้ข้อผิดพลาดที่เป็นไปได้อย่างหลากหลายดังนั้นการหาซากดึกดำบรรพ์และเรดิโอคาร์บอนของซากดึกดำบรรพ์ของหมีขั้วโลกมีความแตกต่างกันตั้งแต่ 130 ถึง 40 พันปี อายุของจุดแตกต่างของสมบัติของหมีสีขาวและสีขาวโบราณตามวิธีการที่ใช้ในการสร้าง phylogenetic โครงการแตกต่างจากการเดทซากดึกดำบรรพ์และเรดิโอคาร์บอน ผู้เขียนทราบว่าเวลาโดยประมาณของความแตกต่างของ clade ยังขึ้นอยู่กับวิธีการสอบเทียบของโมเลกุลชั่วโมง ดังนั้นการอภิปรายต่อไปเกี่ยวกับวิวัฒนาการของหมีขั้วโลกจะเห็นได้ชัดว่ามีความละเอียดอ่อนของวิธีการทางชีวสารสนเทศศาสตร์ นักสิ่งแวดล้อมจะกระหายรอคอยผลการอภิปรายนี้เนื่องจากถ้าการผสมพันธุ์เกิดขึ้นและเป็นส่วนสำคัญและจำเป็นต่อการวิวัฒนาการของหมีขั้วโลกผู้คนสมัยใหม่ควรห้ามการล่าสัตว์สำหรับหมีขั้วโลกทั้งหมดรวมถึงลูกผสม ตอนนี้การถ่ายภาพลูกผสมหมีขั้วโลกจะได้รับอนุญาต

ตอนนี้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการละลายของน้ำแข็งอาร์กติกลูกผสมของหมีสีขาวและสีน้ำตาลจึงปรากฏขึ้นเพื่อให้หลังจากสองพันปีแล้วการปรากฏตัวของหมีขั้วโลกสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมาก แต่ก็เป็นเรื่องที่ดีสำหรับมนุษยชาติที่จะจำหมีขั้วโลกได้เช่นกัน ภาพถ่ายจาก www.animalwallpaper.org

ที่มา: Ceiridwen J.Edwards, Marc A. Suchard, Philippe Lemey, John J. Welch, Ian Barnes, Tara L. Fulton, Ross Barnett, Tamsin C. O'Connell, Peter Coxon, Nigel Monaghan, Cristina E. Valdiosera, Eline D. Lorenzen, Eske Willerslev, Gennady F. Baryshnikov, Andrew Rambaut, Mark G. Thomas, Daniel G. Bradley, Beth Shapiro หมีขั้วโลก Matriline ชีววิทยาปัจจุบัน. 7 กรกฎาคม 2011 Doi: 10.1016 / j.cub.2011.05.058

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: