基因组研究阐明了整个物种范围内棕熊的多样性

棕熊的遗传结构:与单基因座(mtDNA和Y染色体)聚类不同，多基因座(常染色体和X染色体)聚类在很大程度上可以用当今的组研种范棕熊种群连通性来解释，除了西伯利亚西部的明整基因组不连续。样本分布。个物深灰色和浅灰色:棕熊的围内当代和历史地理范围(https://www.iucn.redlist.org)。符号类型表明mtDNA单倍型。样性黑线表示mtDNA不连续。基因究阐乌拉尔山脉(深灰色)以及鄂毕河、组研种范棕熊叶尼塞河和勒拿河(从西向东)被描绘出来以供参考。明整基于常染色体SNP数据计算的个物等位基因共享距离的b–d PCoA散点图。e f中的围内树状图的剩余热图，描绘了树状图中的样性路径长度相对于基础距离矩阵中的实际遗传距离的差异。红色(吸引)表示样本比树状图显示的基因究阐更相似，而蓝色(排斥)表示相反。组研种范棕熊f基于常染色体等位基因共享距离的明整无根‘生物邻接’(bioNJ)树状图(注:非进化系统发育)。g无根Y染色体最大似然系统发育(用RAXML软件生成)，排除来自中东和喜马拉雅山脉的遥远外群样本。描述X染色体欧几里德遗传距离的无根bioNJ树状图。箭头表示相对于f . Credit: Communications Biology (2023). DOI: 10.1038/s42003-023-04514-w
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by Senckenberg Research Institute and Natural History Museum）：棕熊是世界上最大的陆地食肉动物之一。他们的特点是肩膀上肌肉隆起，这给了他们的前腿额外的力量。目前确认的大约十个棕熊亚种都分布在北美、欧洲、俄罗斯和亚洲。
它们在形状、栖息地和行为上表现出很大的多样性。在《通讯生物学》上发表的一项基因组研究中，包括来自法兰克福的四名科学家在内的一个国际研究小组调查了棕熊的遗传多样性以及这种变异是如何以及何时出现的。在这一过程中，他们首次对棕熊(Ursus arctos)进行了全面的种群基因组研究，并用它的例子来展示上一次冰河时期对今天物种多样性的影响。
北美灰熊可能是最著名的亚种——但棕熊也原产于欧亚大陆，它们更喜欢生活在(山地)寒冷的森林中。据估计，它们在全球的数量约为200，000只，其中一半以上被认为是俄罗斯本土的。
中世纪时，棕熊在整个欧洲大陆都很常见；今天，大约有17000只动物生活在这里。栖息地的破坏、偷猎和缺乏接纳导致了这种灭绝。虽然它们在德国被认为已经灭绝——除了2006年的“布鲁诺”等个别移民——但它们并没有被国际自然及自然资源保护联盟(IUCN)列为全球濒危物种。
为了对棕熊的亚种进行比较，科学家们检查了整个地区128只棕熊的基因组。这些基因组中有95个是专门为这项研究解码的。目的是使用新的基因组分析方法来测试以前关于不同人群之间的相似性和差异的发现，并回答开放性问题。这也包括哪些历史因素导致了今天的分布和各自的基因组特征。
“为了全面了解棕熊的种群结构和遗传多样性，我们检查并比较了具有不同遗传特征的基因组的各个区域，包括雌性和雄性个体的X或Y染色体。与将整个基因组作为单一实体进行分析相比，这给了我们新的、更复杂的见解。我们发现，我们的遗传数据产生的种群结构在很大程度上与当前的亚种分类相匹配——但也有细微的差异，”该研究的主要作者、森肯伯格生物多样性和气候研究中心的科学家Menno de Jong博士解释道。
例如，横跨欧洲和俄罗斯西部的棕熊，包括乌拉尔山脉甚至西伯利亚西部的熊，目前被认为是欧亚棕熊的一个亚种。遗传分析支持这种细分，并证实，尽管地理范围很大，这些地区的所有熊确实属于同一遗传群。
然而，在北美棕熊的案例中，研究人员发现了一个与当前分类不相符的特点。除了原产于阿拉斯加西南部海岸外的科迪亚克岛的巨型科迪亚克熊(Ursus arctos middendorffi)，北美的所有其他熊目前都被认为是一个单一的亚种，即灰熊(Ursus arctos horribilis)。
然而，根据新的分析，原产于阿拉斯加西南部的阿拉斯加半岛棕熊(曾经被认为是一个亚种，Ursus arctos gyas)与灰熊截然不同，事实上更类似于科迪亚克熊。“一种可能的解释是，阿拉斯加半岛棕熊亚种需要复活。另一种解释是，阿拉斯加半岛棕熊和科迪亚克熊代表了同一亚种的大陆和岛屿种群，”德容说。
由于上一次冰河时期的地理条件，研究人员还能够确定这些阿拉斯加半岛熊与堪察加半岛熊(Ursus arctos beringianus)有着相同的共同祖先。直到大约11000年前，俄罗斯远东半岛的堪察加半岛和阿拉斯加一直由贝林根大陆桥相连，当时全球海平面比今天低得多。
与此同时，阿拉斯加被巨大的冰原与美洲大陆分开，冰原覆盖了现在的加拿大。随着全球气温的上升和白令海峡的分离，物种混合或隔离的可能性再次改变。
“令人惊讶的是，我们可以从基因组数据中读取这些古老的迁移，以了解最后一次冰河时期是如何影响物种的。由于新的发现，以前的方法和解释必须重新考虑，”研究负责人Axel Janke解释说，他是森肯伯格和法兰克福歌德大学以及黑森LOEWE转化生物多样性基因组学中心(LOEWE TBG)的比较基因组学教授。
“活生物体的基因组分析，如我们在LOEWE-TBG进行的那些分析，揭示了对我们星球的生物多样性及其进化史的令人难以置信的详细的新见解。Janke继续说道:“基因组学虽然还处于起步阶段，但已经显示出它是未来全面了解生命的技术。揭示棕熊种群历史的研究方法可以作为研究历史事件对许多其他物种影响的蓝图。