Um novo estudo está fornecendo uma visão aprimorada das histórias evolutivas entrelaçadas de ursos polares e ursos marrons.
Tornar-se espécies separadas não impediu completamente que esses animais se acasalassem. Os cientistas sabem disso há algum tempo, mas a nova pesquisa se baseia em um conjunto de dados expandido – incluindo DNA de um antigo dente de urso polar – para obter mais detalhes.

A história que surge revela complexidades semelhantes às que complicam a história evolutiva humana.

"A formação e manutenção das espécies pode ser um processo confuso", diz Charlotte Lindqvist, Ph.D., professora associada de ciências biológicas da Universidade de Buffalo College of Arts and Sciences e especialista em genética de ursos. "O que aconteceu com ursos polares e ursos marrons é um análogo perfeito do que estamos aprendendo sobre a evolução humana:que a divisão das espécies pode ser incompleta. À medida que mais e mais genomas antigos foram recuperados de populações humanas antigas, incluindo neandertais e denisovanos , estamos vendo que havia uma mistura genética multidirecional acontecendo como diferentes grupos de humanos arcaicos acasalados com ancestrais de humanos modernos. Ursos polares e ursos marrons são outro sistema onde você vê isso acontecendo."

"Encontramos evidências de cruzamentos entre ursos polares e ursos marrons que antecedem um antigo urso polar que estudamos", diz ela. "E, além disso, nossos resultados demonstram uma história evolutiva complicada e entrelaçada entre ursos pardos e polares, com a principal direção do fluxo gênico indo para ursos polares de ursos marrons. Isso inverte uma hipótese sugerida por outros pesquisadores de que o fluxo gênico tem sido unidirecional e entrando em ursos marrons em torno do pico da última era glacial."

O estudo será publicado na semana de 6 de junho nosProceedings of the National Academy of Sciences . Foi liderado por Lindqvist na UB nos EUA; Luis Herrera-Estrella no Laboratório Nacional de Genômica para a Biodiversidade (LANGEBIO) no México e na Texas Tech University nos EUA; e Kalle Leppälä na Universidade de Oulu na Finlândia. Tianying Lan, Ph.D., um ex-pesquisador de pós-doutorado UB agora na Daicel Arbor Biosciences, foi co-primeiro autor com Leppälä.

O conceito de ursos polares adaptados ao Ártico capturando material genético de ursos marrons, que são adaptados à vida em latitudes mais baixas, é uma das várias descobertas de possível interesse para cientistas preocupados com os impactos das mudanças climáticas em espécies ameaçadas.

À medida que o mundo aquece e o gelo marinho do Ártico diminui, os ursos polares e os ursos marrons podem se encontrar com mais frequência em locais onde seus alcances se sobrepõem. Isso torna sua história evolutiva compartilhada um assunto de estudo particularmente intrigante, diz Lindqvist.

A divisão de espécies pode ser um processo confuso

Como explica Lindqvist, os cientistas pensavam que os humanos modernos e os neandertais simplesmente se dividiram em espécies separadas depois de evoluir de um ancestral comum. Então, os pesquisadores encontraram DNA neandertal em pessoas modernas da Eurásia, o que implica que as populações humanas modernas receberam um influxo de genes de neandertais em algum momento de sua história evolutiva compartilhada, diz ela.

Só mais tarde os cientistas perceberam que essa mistura genética também suplementava as populações neandertais com genes humanos modernos, acrescenta Lindqvist. Em outras palavras, o cruzamento pode ser complexo, não necessariamente uma via de mão única, diz ela.

O novo estudo sobre ursos revela uma história notavelmente semelhante:a análise encontra evidências de hibridização nos genomas do urso polar e do urso pardo, com ursos polares em particular carregando uma forte assinatura de um influxo de DNA de ursos marrons, dizem os pesquisadores. Pesquisas anteriores propuseram apenas o padrão inverso, diz Lindqvist.

"É emocionante como o DNA pode ajudar a revelar a história da vida antiga. A direção do fluxo gênico é mais difícil de determinar do que apenas sua presença, mas esses padrões são vitais para entender como as adaptações passadas foram transferidas entre as espécies para dar aos animais modernos suas características atuais", diz Leppälä, Ph.D., pesquisador de pós-doutorado na unidade de pesquisa de ciências matemáticas da Universidade de Oulu.

“A genômica populacional é uma caixa de ferramentas cada vez mais poderosa para estudar a evolução de plantas e animais e os efeitos da atividade humana e das mudanças climáticas em espécies ameaçadas de extinção”, diz Herrera-Estrella, Ph.D., Presidente Ilustre Professor de Genômica Vegetal e diretor do Instituto de Genomics for Crop Abiotic Stress Tolerance in the Texas Tech Department of Plant and Soil Science. É também professor emérito da LANGEBIO. "Os ursos não fornecem histórias de especiação simples mais do que a evolução humana. Esta nova pesquisa genômica sugere que grupos de espécies de mamíferos podem esconder histórias evolutivas complicadas."

Evidências de genomas de ursos modernos e DNA de um dente antigo

O estudo analisou os genomas de 64 ursos polares e marrons modernos, incluindo vários novos genomas do Alasca, estado onde ambas as espécies são encontradas.

A equipe também produziu um genoma novo e mais completo para um urso polar que viveu de 115.000 a 130.000 anos atrás no arquipélago de Svalbard, na Noruega. O DNA do antigo urso polar foi extraído de um dente preso a um maxilar subfóssil, que agora está alojado no Museu de História Natural da Universidade de Oslo.

Usando esse conjunto de dados, os pesquisadores estimam que os ursos polares e os ursos marrons começaram a se tornar espécies distintas cerca de 1,3 a 1,6 milhão de anos atrás, atualizando avaliações anteriores feitas por alguns dos mesmos cientistas. A idade da separação foi e continua sendo um tópico de debate científico, com cruzamentos anteriores e evidências fósseis limitadas de ursos polares antigos entre os fatores que dificultam a identificação do momento, diz Lindqvist.

De qualquer forma:depois de se tornarem sua própria espécie, os ursos polares sofreram um declínio populacional dramático e um gargalo genético prolongado, deixando esses ursos com muito menos diversidade genética do que os ursos marrons, conclui o novo estudo. Os resultados confirmam pesquisas anteriores que apontam para as mesmas tendências e adicionam evidências em apoio a essa hipótese.

Juntamente com a análise do fluxo gênico, essas descobertas estão fornecendo novos insights sobre a história evolutiva confusa e entrelaçada dos ursos polares e dos ursos marrons.

A equipe de pesquisa internacional incluiu cientistas da UB, LANGEBIO, Texas Tech, Universidade de Oulu, Instituto de Arte e Ciência Far Northwestern, Departamento de Pesca e Caça do Alasca, Museu de História Natural da Universidade de Oslo, Universidade Tecnológica de Nanyang, Universidade de Helsinque e Universidade de Aarhus.