Warum Eisbären keinen Winterschlaf halten müssen

Braun- und Schwarzbären halten im Winter Winterschlaf, um Energie zu sparen und warm zu bleiben. Aber das gilt nicht für Eisbären.

Nur trächtige Eisbären ziehen sich für die kalten Monate zurück. Wie also überleben die anderen die extremen arktischen Winter?

In einer neuen Studie zeigen Forscher, dass sich die Gene, die die Stickoxidproduktion im Genom der Eisbären steuern, von ähnlichen Genen bei Braun- und Schwarzbären unterscheiden.

„Bei all den Veränderungen des globalen Klimas wird es immer wichtiger zu untersuchen, welche Anpassungen es bei Organismen gibt, die in diesen hochgelegenen Umgebungen leben“, sagt die leitende Forscherin Charlotte Lindqvist, Assistenzprofessorin für Biowissenschaften an der University at Buffalo.

„Diese Studie bietet einen kleinen Einblick in einige dieser Anpassungen“, sagt sie. „Genfunktionen, die mit der Stickoxidproduktion zu tun haben, schienen beim Eisbären stärker angereichert zu sein als bei Braun- und Schwarzbären. Es gab mehr einzigartige Varianten in Eisbärengenen als in denen der anderen Arten.“

Wärme statt Energie

Die Forscher sagen, dass die genetischen Anpassungen wegen der entscheidenden Rolle, die Stickstoffmonoxid im Energiestoffwechsel spielt, wichtig sind.

Normalerweise wandeln Zellen Nährstoffe in Energie um. Es gibt jedoch ein Phänomen, das als adaptive oder nicht-zitternde Thermogenese bezeichnet wird und bei dem die Zellen als Reaktion auf eine bestimmte Ernährung oder Umweltbedingungen Wärme anstelle von Energie produzieren.

Die Höhe der Stickoxidproduktion könnte ein Schlüsselschalter sein, der bestimmt, wie viel Wärme oder Energie produziert wird, wenn die Zellen Nährstoffe verstoffwechseln, oder wie viel von den Nährstoffen als Fett gespeichert wird, sagt Lindqvist.

„Bei hohen Werten kann Stickoxid die Energieproduktion hemmen“, sagt Andreanna Welch, Erstautorin und ehemalige Postdoktorandin bei Lindqvist. „

In der neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Genome Biology and Evolution veröffentlicht wurde, untersuchten die Wissenschaftler die mitochondrialen und nuklearen Genome von 23 Eisbären, drei Braunbären und einem Schwarzbären.

Die Forschung ist Teil eines größeren Programms, das sich mit der Frage beschäftigt, wie sich der Eisbär an die raue arktische Umwelt angepasst hat. Im Jahr 2012 berichteten Lindqvist und Kollegen über die Sequenzierung der Genome mehrerer Braunbären, Schwarzbären und Eisbären.

In einer früheren Veröffentlichung in den Proceedings of the National Academy of Sciences haben vergleichende Studien zwischen der DNA der drei Arten einige charakteristische Merkmale von Eisbären aufgedeckt, wie z. B. genetische Unterschiede, die sich auf die Funktion von Proteinen auswirken können, die am Fettstoffwechsel beteiligt sind – ein Prozess, der für die Isolierung sehr wichtig ist.

Zu den Koautoren gehören Wissenschaftler der Penn State, des US Geological Survey Alaska Science Center, der Durham University und der University of California, Santa Cruz. Die University at Buffalo und die National Fish and Wildlife Foundation unterstützten die Studie.