Waarom ijsberen geen winterslaap hoeven te houden

Bruine en zwarte beren houden ’s winters een winterslaap om energie te sparen en warm te blijven. Maar dat geldt niet voor ijsberen.

Alleen drachtige ijsberen houden hun winterslaap voor de koudere maanden. Dus hoe overleeft de rest de extreme Arctische winters?

In een nieuwe studie tonen onderzoekers aan dat genen die de stikstofmonoxide productie regelen in het genoom van ijsberen anders zijn dan vergelijkbare genen bij bruine en zwarte beren.

“Met alle veranderingen in het wereldklimaat wordt het relevanter om te kijken welke aanpassingen er zijn in organismen die in deze hooggelegen omgevingen leven,” zegt hoofdonderzoeker Charlotte Lindqvist, assistent-professor biologische wetenschappen aan de University at Buffalo.

“Deze studie biedt een klein venster op sommige van deze aanpassingen,” zegt ze. “Genenfuncties die te maken hadden met de productie van stikstofmonoxide leken meer verrijkt te zijn bij de ijsbeer dan bij de bruine en zwarte beren. Er waren meer unieke varianten in de genen van ijsberen dan in die van de andere soorten.”

Warmte in plaats van energie

Onderzoekers zeggen dat de genetische aanpassingen belangrijk zijn vanwege de cruciale rol die stikstofmonoxide speelt in het energiemetabolisme.

Typisch zetten cellen voedingsstoffen om in energie. Er bestaat echter een verschijnsel dat adaptieve of niet-schokkende thermogenese wordt genoemd, waarbij de cellen in reactie op een bepaald dieet of omgevingsomstandigheden warmte produceren in plaats van energie.

Het niveau van stikstofmonoxide productie kan een belangrijke schakelaar zijn die bepaalt hoeveel warmte of energie wordt geproduceerd als cellen voedingsstoffen metaboliseren, of hoeveel van de voedingsstoffen wordt opgeslagen als vet, zegt Lindqvist.

“Bij hoge niveaus kan stikstofmonoxide de energieproductie remmen,” zegt Andreanna Welch, eerste auteur en een voormalig postdoctoraal onderzoeker bij Lindqvist. “Bij meer gematigde niveaus kan het echter meer een sleutelen zijn, waarbij stikstofmonoxide betrokken is bij het bepalen of-en wanneer-energie of warmte wordt geproduceerd.”

In de nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Genome Biology and Evolution, keken wetenschappers naar de mitochondriale en nucleaire genomen van 23 ijsberen, drie bruine beren en een zwarte beer.

Het onderzoek maakt deel uit van een groter programma dat is gewijd aan het begrijpen hoe de ijsbeer zich heeft aangepast aan de barre Arctische omgeving. In 2012 rapporteerden Lindqvist en collega’s dat ze de genomen van meerdere bruine beren, zwarte beren en ijsberen hadden gesequencet.

In een eerder artikel in de Proceedings of the National Academy of Sciences brachten vergelijkende studies tussen het DNA van de drie soorten een aantal onderscheidende eigenschappen van ijsberen aan het licht, zoals genetische verschillen die van invloed kunnen zijn op de functie van eiwitten die betrokken zijn bij het vetmetabolisme – een proces dat zeer belangrijk is voor isolatie.

Mede-auteurs zijn wetenschappers van Penn State, het Alaska Science Center van de US Geological Survey, Durham University, en de University of California, Santa Cruz. De Universiteit van Buffalo en de National Fish and Wildlife Foundation steunden de studie.