Simple Science

Ciência de ponta explicada de forma simples

# Biologia # Biologia evolutiva

A Luta dos Ursos Polares com o Aumento das Temperaturas

Os ursos polares estão enfrentando desafios genéticos por causa das mudanças climáticas na Groenlândia.

Alice M. Godden, Benjamin T. Rix, Simone Immler

― 8 min ler


Ursos Polares vs. Ursos Polares vs. Mudanças Climáticas das temperaturas. ursos polares enfrentam com o aumento A genética mostra os desafios que os
Índice

As temperaturas globais aumentaram mais de 1°C em comparação com a era pré-industrial. Na região do Ártico, a água está mais quente do que em qualquer momento nos últimos 125.000 anos, e as temperaturas só estão subindo. Essa situação tá afetando os ursos polares, especialmente os que moram na Groenlândia. O sudeste da Groenlândia tá perdendo gelo rápido, o que tá causando uma perda significativa de habitat pra essas criaturas magníficas. O Nordeste da Groenlândia é principalmente tundra, enquanto o Sudeste é coberto por tundra florestal.

O clima severo no Sudeste da Groenlândia, conhecido por alta precipitação e ventos fortes, traz riscos sérios pros ursos polares. Pesquisas sugerem que a população de ursos polares pode cair em mais de 90% nos próximos 40 anos se as tendências atuais continuarem. Isso fez com que as organizações classificassem os ursos polares como uma espécie vulnerável. Pra garantir a sobrevivência deles, é essencial explorar como esses animais podem se adaptar às mudanças climáticas, especialmente no nível genético.

O Papel dos Genes e do Estresse Ambiental

Quando o ambiente muda, isso pode impactar muito a composição genética das espécies. Um fator que entra nessa história se chama elementos transponíveis (ETs). Esses são pedaços de DNA que podem se mover dentro do genoma e influenciar como os genes se comportam. Eles podem criar novas variações genéticas ou até mudar como os genes são expressos, o que pode ajudar as espécies a se adaptarem a estresses ambientais.

Nos ursos polares, cerca de 38,1% do seu genoma é composto por ETs. Esse número é parecido com o de outros animais, como os pandas gigantes e os cães. Parece que os ETs podem ter um papel vital em ajudar os ursos polares a se adaptarem a vários desafios, incluindo as mudanças climáticas. Dados recentes indicam que os ETs causaram mais de 150.000 mutações genéticas nos ursos polares, ressaltando sua influência na evolução desses animais.

Estudando os Ursos Polares na Groenlândia

Os pesquisadores focaram em duas populações de ursos polares na Groenlândia: aqueles no Nordeste e os do Sudeste. Os cientistas coletaram e analisaram dados climáticos de vários locais em ambas as regiões pra entender as variações de temperatura e seus impactos nos ursos polares.

Eles juntaram informações sobre as temperaturas mais altas e mais baixas registradas entre 1958 e 2024. A história das temperaturas contou uma história clara: o Sudeste tava mais quente e com maiores variações de temperatura do que o Nordeste. Essa temperatura crescente pode ter consequências sérias para as populações de ursos polares que vivem lá.

Mergulhando nos Dados: Sequenciamento de RNA

O próximo passo foi usar tecnologia avançada pra analisar as amostras de sangue dos ursos polares. Os cientistas usaram uma técnica chamada sequenciamento de RNA (RNA-seq) pra entender a expressão gênica desses ursos. Essa abordagem envolveu coletar RNA total das amostras de sangue e preparar pra sequenciamento, que foi feito com equipamentos sofisticados.

O objetivo era descobrir como as diferentes populações de ursos expressavam seus genes com base nas suas localizações geográficas e os efeitos da temperatura. Eles separaram as amostras por sexo e localização pra garantir uma representação equilibrada nos dados.

Um Olhar Mais Próximo sobre o Impacto da Temperatura

Pra entender como as temperaturas crescentes afetam os ursos polares a nível genético, os pesquisadores incluíram a temperatura média do ano anterior nas suas análises. Eles precisavam entender como a temperatura influenciava a expressão gênica e o comportamento dos ETs.

Os cientistas usaram ferramentas estatísticas pra identificar genes e ETs expressos diferentemente. Eles estabeleceram critérios rigorosos pra determinar o que constituía variações significativas nos níveis de expressão. Com esses dados, podiam identificar genes específicos que estavam mais ativos em um grupo em comparação ao outro.

Os Resultados: O Que Encontramos

Depois de análises extensas, a equipe identificou 179 tipos diferentes de ETs que se expressavam de forma diferente entre as populações de ursos polares. Os resultados mostraram que muitos desses ETs pertenciam a uma família chamada LINEs, que são conhecidos por serem móveis dentro do genoma. Os dados indicaram que certos ETs LINE eram significativamente mais ricos nos ursos do Sudeste, o que é importante, já que esses ETs podem ajudar os ursos a se adaptarem ao seu ambiente em mudança.

Houve também um agrupamento notável de ETs em regiões específicas dos Genomas dos ursos. Curiosamente, os pesquisadores não encontraram muitas diferenças significativas no cromossomo Y, mas alguns ETs LINE estavam presentes no cromossomo X.

Quando adicionaram a temperatura como um fator na análise, os cientistas encontraram 1.534 ETs expressos diferentemente. O ET mais ativo era um LINE específico, enquanto outro mostrou expressão reduzida. Isso revelou que, à medida que as temperaturas aumentavam, os ETs pareciam mais ativos, sugerindo uma conexão entre estresse ambiental e mobilidade do genoma.

Descobertas sobre Expressão Gênica

A análise da expressão gênica também trouxe resultados interessantes. Usando os mesmos métodos estatísticos, os pesquisadores descobriram 27 genes expressos diferentemente entre os dois grupos de ursos polares. Dentre eles, o RSAD2 se destacou como sendo significativamente regulado pra baixo, enquanto alguns genes relacionados a proteínas de choque térmico estavam regulados pra cima, mostrando as possíveis respostas dos ursos ao clima mais quente.

As proteínas de choque térmico ajudam os organismos a responder a condições estressantes, e a presença delas na população de ursos polares sugere que esses ursos podem estar se adaptando ao seu habitat em mudança. Além disso, os pesquisadores encontraram alguma sobreposição entre genes e ETs, indicando uma interação complexa que poderia ajudar os ursos polares a lidarem com seu ambiente.

O Grande Quadro: Aumento das Temperaturas e Seus Efeitos

Os ursos polares dependem muito do gelo marinho, que tá diminuindo por causa das mudanças climáticas. As temperaturas em mudança no Sudeste da Groenlândia podem se tornar típicas pra região até o final do século. As temperaturas mais quentes registradas no estudo foram em Tasiilaq, conhecida por seus fiordes e montanhas. Essa mudança de habitat pode isolar os ursos do SEG, apresentando riscos à sua sobrevivência.

Os pesquisadores destacaram a conexão entre o aumento das temperaturas e as mudanças nos níveis de expressão de genes e ETs. Quando ocorrem estressores ambientais, os ETs reagem aumentando a mobilidade e ativação, o que pode levar a mutações benéficas e adaptações.

No entanto, essas adaptações também podem ter consequências negativas, como interrupções na função normal dos genes. Portanto, os ETs podem tanto ajudar quanto dificultar a evolução genética dos ursos polares, dependendo de como se inserem dentro do genoma.

Um Olhar Mais Próximo no Genoma do Urso Polar

O genoma do urso polar é fascinante e complexo, tendo evoluído nos últimos 5 milhões de anos em ambientes severos e desafiadores. Embora os ursos polares e os ursos marrons sejam parentes próximos, suas diferenças genéticas estão se tornando mais evidentes devido às mudanças ambientais em seus habitats. As descobertas dos pesquisadores sugerem que essas mudanças estão levando a diferenças significativas nos níveis de expressão gênica entre os ursos polares que vivem em diferentes regiões.

Os ursos polares enfrentam inúmeros desafios por causa das mudanças climáticas. O estudo enfatiza que os ursos do SEG estão começando a apresentar traços genéticos distintos devido ao clima, o que pode dificultar sua sobrevivência a longo prazo. Saber como os genes desses ursos estão se alterando em resposta ao seu habitat abre portas pra mais pesquisas e estratégias potenciais de conservação.

Próximos Passos e Conservação

As descobertas dessa pesquisa fornecem uma base pra estudos mais extensos sobre os ursos polares e suas adaptações às mudanças climáticas. Identificar como os ETs contribuem para variações genéticas pode ajudar os cientistas a entenderem outras populações animais enfrentando desafios similares.

Os pesquisadores são incentivados a explorar os genomas de diferentes populações de ursos e outras espécies em várias zonas climáticas. Essa análise ampla pode ser valiosa nos esforços pra proteger os ursos polares e outras espécies vulneráveis.

Diante das mudanças climáticas, a relação entre genética e estresses ambientais será crucial pra entender como os ursos polares e espécies similares se adaptam. Quanto mais descobrirmos, melhor preparados estaremos pra ajudar a conservar esses animais majestosos pras próximas gerações.

Então, vamos tirar um momento pra apreciar a habilidade do urso polar de sobreviver nos climas mais difíceis. Enquanto seus genes estiverem trabalhando a mil por hora, esses ursos podem até conseguir ficar por aqui por um tempo a mais-mesmo que acabem usando casacos mais finos. Isso não seria um espetáculo e tanto?

Fonte original

Título: Diverging transposon activity among polar bear sub-populations inhabiting different climate zones

Resumo: A new subpopulation of polar bears (Ursus maritimus) was recently discovered in the South-East of Greenland (SEG). This isolated colony inhabits a warmer climate zone, akin to the predicted future environments of polar bears with vastly reduced sea ice habitats, rendering this population of bears particularly important. Over two-thirds of polar bears will be extinct by 2050 with total extinction predicted by the end of this century and understanding possible mechanisms of adaptation via genomic analyses and preservation are critical. Transposable elements (TEs) are parasitic mobile elements that may play a role in an adaptive response to environmental challenges. We analysed transcriptome data from polar bear sub-populations in North-East and South-East Greenland (NEG, SEG), who reside in cooler and warmer habitats respectively, to identify differentially expressed, divergent TE species, TE families and linked changes in gene expression with some overlapping significantly differentially expressed TEs and genes. We identified activity hotspots in the genome of regions with significantly differentially expressed TEs. LINE family TEs were the most abundant, and most differentially expressed and divergent in the SEG population compared to reference TEs. Our results provide insights into how a genomic response at the TE level may allow the SEG subpopulations adapt and survive to climate change and provides a useful resource for conservation in polar bears.

Autores: Alice M. Godden, Benjamin T. Rix, Simone Immler

Última atualização: 2024-12-07 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626794

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626794.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

Obrigado ao biorxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.

Mais de autores

Artigos semelhantes