Proč lední medvědi nepotřebují zimní spánek

Medvědi hnědí a černí v zimě hibernují, aby šetřili energii a udrželi se v teple. Totéž však neplatí pro lední medvědy.

Na chladné měsíce se ukládají pouze březí lední medvědice. Jak tedy ostatní přežívají extrémní arktické zimy?“

V nové studii vědci ukázali, že geny řídící produkci oxidu dusnatého v genomu ledních medvědů jsou odlišné ve srovnání s podobnými geny u medvědů hnědých a černých.

„Se všemi změnami globálního klimatu je stále aktuálnější zabývat se tím, jaké druhy adaptací existují u organismů, které žijí v těchto vysokohorských prostředích,“ říká hlavní výzkumnice Charlotte Lindqvistová, odborná asistentka biologických věd na univerzitě v Buffalu.

„Tato studie poskytuje jedno malé okno do některých z těchto adaptací,“ říká. „Zdá se, že genové funkce, které mají co do činění s produkcí oxidu dusnatého, byly u ledních medvědů obohaceny více než u medvědů hnědých a černých. V genech ledního medvěda bylo více unikátních variant než v genech ostatních druhů.“

Teplo místo energie

Výzkumníci tvrdí, že genetické adaptace jsou důležité kvůli klíčové roli, kterou oxid dusnatý hraje v energetickém metabolismu.

Typicky buňky přeměňují živiny na energii. Existuje však jev zvaný adaptivní nebo netřesová termogeneze, kdy buňky v reakci na určitou stravu nebo podmínky prostředí začnou místo energie produkovat teplo.

Hladina produkce oxidu dusnatého může být klíčovým spínačem, který spouští, kolik tepla nebo energie se vyprodukuje, když buňky metabolizují živiny, nebo kolik živin se uloží jako tuk, říká Lindqvist.

„Při vysokých hladinách může oxid dusnatý inhibovat produkci energie,“ říká Andreanna Welchová, první autorka a bývalá postdoktorandka Lindqvista. „Při mírnějších hladinách však může jít spíše o šťourání, kdy se oxid dusnatý podílí na určování toho, zda – a kdy – se bude vyrábět energie nebo teplo.“

V nové studii, publikované v časopise Genome Biology and Evolution, vědci zkoumali mitochondriální a jaderné genomy 23 ledních medvědů, tří medvědů hnědých a jednoho medvěda černého.

Výzkum je součástí širšího programu věnovaného pochopení toho, jak se lední medvěd přizpůsobil drsnému arktickému prostředí. V roce 2012 Lindqvist a jeho kolegové informovali o sekvenování genomů několika medvědů hnědých, černých a ledních.

V dřívějším článku v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences odhalily srovnávací studie DNA těchto tří druhů některé charakteristické rysy ledních medvědů, například genetické rozdíly, které mohou ovlivňovat funkci proteinů zapojených do metabolismu tuků – procesu, který je velmi důležitý pro izolaci.

Mezi spoluautory jsou vědci z Penn State, US Geological Survey Alaska Science Center, Durham University a University of California, Santa Cruz. Studii podpořily University at Buffalo a National Fish and Wildlife Foundation.