瀕危北極熊有多老?

一項新的基因分析表明,北極熊可能在過去的氣候變化中倖存下來

根據一項新的基因分析,北極熊可能已經在地球上生活了數百萬年。這表明,這種身披白色皮毛的巨型熊類經受住了過去自然氣候變化的考驗,並且可能早於今天它們首選且唯一的棲息地——北極冰,這也是為什麼該物種的未來目前仍不明朗的原因。

“不能保證它們這次能夠倖存下來,”賓夕法尼亞州立大學的遺傳學家韋伯·米勒說,他是7月23日發表在《美國國家科學院院刊》上的這項研究的作者之一。米勒指出,畢竟,該物種目前缺乏足夠的遺傳多樣性來幫助其適應不斷變化的環境,並且還面臨著前所未有的威脅,例如在北極地區積累的重金屬汙染。透過更好地瞭解該物種的年齡,科學家們希望更好地瞭解可以做些什麼來幫助北極熊應對即將來臨的氣候變化和其他生存挑戰。

透過分析28只熊的基因組——包括北極熊(包括來自挪威斯瓦爾巴群島的大約12萬年前的標本)、現代棕熊和黑熊——科學家們實際上回溯到了至少四百萬年前的共同祖先。這一發現與今年早些時候發表在《科學》雜誌上的一項基因分析相沖突,後者認為該物種只有大約60萬年的歷史,而新研究背後的團隊認為,這可能是由於誤讀了過去與近親棕熊的雜交事件。


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事實上,這裡的關鍵問題可能是,從技術上講,北極熊可能根本不是一個物種。““如果將兩個物種的分離定義為它們不能產生可育後代時,那麼也許棕熊和北極熊還不是獨立的物種,”米勒承認道。”

是什麼讓北極熊成為北極熊?有白色的皮毛和黑色的皮膚,以及一些不太明顯的差異,例如更厚的皮下脂肪層和更濃的乳汁。這些以及其他獨特的適應北極惡劣環境的特徵使生物學家們相信,北極熊代表著一種獨特的動物——一個獨立的物種。畢竟,作為其最近的現存親屬的棕熊缺乏所有這些適應性,外觀不同,吃不同的食物,並且在北極冰原的惡劣條件下無法生存。

然而,棕熊和北極熊在相遇時可以交配,這在基因記錄和野外觀測中都得到了證實。由於近年來北極熊在冰上以外的地方花費了更多時間,它們似乎已經開始與鄰近的棕熊種群雜交,其中一些雜交種已經進入第二代。如果物種的基本定義是一群能夠在自身群體內交配併產生可育後代的生物,那麼北極熊和棕熊就不符合條件。

熊類物種之間的這種雜交使基因分析變得更加困難。畢竟,如果物種即使雜交一次,那麼如果科學家恰好只分析受該交配事件影響的基因組部分,那麼這單個事件也可能看起來決定了兩個物種分化的時間點。而且,北極熊和棕熊之間的遺傳物質混合已經持續了很長時間,這使得理清它們的遺傳歷史變得更加困難。

就北極熊而言,不同的估計也一方面依賴於關於熊貓何時成為獨立物種的化石資訊,另一方面依賴於包括人類在內的靈長類動物的突變率。透過將科學家們所說的分子鐘——突變以可預測的速度發生的假設——校準到熊貓分離的1200萬年前,一組研究人員認為,北極熊作為一個物種的出現是一個相對較新的現象。另一組研究人員透過暗示熊的突變速度與人類大致相同(人類也可能與尼安德特人等近親人族雜交),發現了更古老的譜系。““人們可能已經懷疑,食肉動物,尤其是熊的突變率,很可能與靈長類動物的突變率不同,”德國生物多樣性和氣候研究中心的生物資訊學家阿克塞爾·揚克辯稱,他是發表在《科學》雜誌上的這項研究的研究人員之一。”

無論北極熊作為一個物種有多古老,或者它是否根本是一個物種,這些研究的目的都是為了更好地瞭解這種白色巨熊在北極地區生存的能力,而北極地區現在正因全球變暖加速而迅速變化。瞭解熊類如何經受住過去的氣候變化或無海冰條件可能有助於確定可以做些什麼來幫助這種獨特的動物生存。

新的分析表明,關鍵可能在於具有適宜環境條件的避難所。例如,大約12萬年前的北極熊標本在溫暖的間冰期在斯瓦爾巴群島倖存下來,因為該北極群島比其他地區更寒冷。““斯瓦爾巴群島有可能在變暖時期提供了一個重要的避難所,在那裡,小北極熊種群得以倖存,並在較冷的時期從中擴展出創始種群,”紐約州立大學布法羅分校的生物學家夏洛特·倫德奎斯特辯稱,她是這項新研究的合著者。這也可能解釋了現代北極熊相對缺乏遺傳多樣性的原因,這種情況似乎已經持續了50萬年。新的基因分析發現,生活在北極兩側的北極熊之間的差異小於亞洲人和歐洲人之間的差異。

但是,像古代斯瓦爾巴群島冰雪綠洲這樣的地方,即使它們在人為造成的全球變暖中相對保持不變,也可能不足以在這次拯救北極熊。畢竟,北極熊面臨著人類汙染、捕獵以及北極地區日益增加的活動(如航運和石油鑽探)以及其海冰棲息地變化的衝擊。““目前,沒有哪個物種比北極熊更值得仔細研究了,”米勒說。“我希望我的曾孫們能夠看到它們。”

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