Hvorfor isbjørne ikke behøver at gå i dvale

Brun- og sortbjørne går i dvale om vinteren for at spare på energien og holde varmen. Men det samme gælder ikke for isbjørne.

Det er kun drægtige isbjørne, der går i hule til de kolde måneder. Så hvordan overlever resten de ekstreme arktiske vintre?

I en ny undersøgelse viser forskere, at gener, der styrer produktionen af nitrogenoxid i isbjørnens genom, er forskellige sammenlignet med lignende gener hos brune og sorte bjørne.

“Med alle ændringerne i det globale klima bliver det mere relevant at se på, hvilke former for tilpasninger der findes hos organismer, der lever i disse miljøer på høje breddegrader”, siger hovedforsker Charlotte Lindqvist, der er assisterende professor i biologiske videnskaber ved University at Buffalo.

“Denne undersøgelse giver et lille vindue ind til nogle af disse tilpasninger”, siger hun. “Genfunktioner, der havde at gøre med nitrogenoxidproduktion, syntes at være mere beriget hos isbjørnen end hos brune bjørne og sorte bjørne. Der var flere unikke varianter i isbjørnens gener end i de andre arters gener.”

Varme i stedet for energi

Forskerne siger, at de genetiske tilpasninger er vigtige på grund af den afgørende rolle, som nitrogenoxid spiller i energistofskiftet.

Typisk omdanner celler næringsstoffer til energi. Der findes imidlertid et fænomen kaldet adaptiv termogenese eller non-shivering termogenese, hvor cellerne vil producere varme i stedet for energi som reaktion på en bestemt kost eller miljøforhold.

Niveauet af nitrogenoxidproduktion kan være en nøglekontakt, der udløser, hvor meget varme eller energi der produceres, når cellerne omsætter næringsstoffer, eller hvor meget af næringsstofferne der lagres som fedt, siger Lindqvist.

“Ved høje niveauer kan nitrogenoxid hæmme energiproduktionen,” siger Andreanna Welch, førsteforfatter og tidligere postdoc-forsker sammen med Lindqvist. “Ved mere moderate niveauer kan det dog være mere af en pille, hvor nitrogenoxid er med til at bestemme, om – og hvornår – der produceres energi eller varme.”

I den nye undersøgelse, der er offentliggjort i tidsskriftet Genome Biology and Evolution, har forskerne set på mitokondrie- og kernegenomerne fra 23 isbjørne, tre brune bjørne og en sortbjørn.

Forskningen er en del af et større program, der er afsat til at forstå, hvordan isbjørnen har tilpasset sig det barske arktiske miljø. I 2012 rapporterede Lindqvist og kolleger, at de sekventerede genomerne af flere brune bjørne, sorte bjørne og isbjørne.

I en tidligere artikel i Proceedings of the National Academy of Sciences afslørede sammenlignende undersøgelser mellem de tre arters DNA nogle karakteristiske træk ved isbjørne, såsom genetiske forskelle, der kan påvirke funktionen af proteiner, der er involveret i metabolismen af fedt – en proces, der er meget vigtig for isolering.

Medforfatterne omfatter forskere fra Penn State, US Geological Survey Alaska Science Center, Durham University og University of California, Santa Cruz. University at Buffalo og National Fish and Wildlife Foundation har støttet undersøgelsen.