Bjørnen er genkartlagt

En bjørn fra Pasvik kan bli nøkkelen til banebrytende klima- og evolusjonsforskning. Nå håper forskerne å lære mer om tilpasninger til klimaendringer.

Publisert
Brunbjørnens genom er bindeleddet mellom kjempepandaen Ailuropoda melanoleuca og isbjørnen Ursus maritimus. (Foto: Alexander Kopatz)
Brunbjørnens genom er bindeleddet mellom kjempepandaen Ailuropoda melanoleuca og isbjørnen Ursus maritimus. (Foto: Alexander Kopatz)

Bjørnefamilien

Vitenskapelig navn: Ursidae
Hører til: Rovpattedyr
Antall arter: 8
Habitat: Terrestrisk (landlevende)
Utbredelse: Hele verden utenom Oceania og Antarktis

Arter:

Ekte bjørner

  • amerikansk svartbjørn (Ursus americanus)
  • asiatisk svartbjørn (Ursus thibetanus)
  • brillebjørn (Tremarctos ornatus)
  • brunbjørn (Ursus arctos)
  • isbjørn (Ursus maritimus)
  • leppebjørn (Ursus ursinus)
  • malayabjørn (Ursus malayanus)

Pandabjørn

  • kjempepanda (Ailuropoda melanoleuca)

Hva er et genom?

Genom - er betegnelsen for en arts fullstendige arvemateriale - den totale genetiske informasjon.

Et genom er definert som alle deoksyribonukleinsyre (DNA) som er inne i en celle. Dette inkluderer DNA i mitokondrier og kromosomene inne i kjernen i cellen. DNA overfører instruksjonene for å bygge og vedlikeholde celler som utgjør hver person. Det komplette sett med instruksjoner kalles genomet.

Forskergruppen

For å studere den enorme datamengden og kompleksiteten i dette og andre spørsmål, er Jankes BiK-F-forskergruppe satt sammen av eksperter innen bioinformatikk, populasjonsgenetikk og genetikk i forbindelse med transposable elementer. Informasjonen analyseres nå i samarbeid med blant annet Bioforsk, og de første resultatene er rett rundt hjørnet.

Forskergruppen har, sammen med Janke og Eiken, bestått av Björn Hallström, Frank Hailer, Maria Nilsson, Verena Kutschera og Vikas Kumar from BiK-F og Bioforsk forskere Oddmund Kleven, Alexander Kopatz og Snorre Hagen.

Brunbjørnen er en imponerende art. Ved siden av isbjørnen er den det største landlevende rovdyret på den nordlige halvkule.

En forskergruppe, ledet av professor Axel Janke ved Forskningssenteret for biodiversitet og klima (BiK-F) i Frankfurt am Main, er nettopp ferdig med å sekvensere genomet til brunbjørnen.

Arbeidet er utført i samarbeid med Bioforsk i Norge og BGI, det kinesiske instituttet for genomsekvensering. Forskerne vil nå sammenligne brunbjørnsekvensen med de nylig publiserte genomsekvensene for isbjørn og kjempepanda.

En hannbjørn fra Pasvikdalen

Pilotbjørnen, som den ble kalt, var en hannbrunbjørn fra Pasvikdalen i Nord-Norge, og genomet kommer til å utløse ny forskning på denne dyrearten.

- Med hele genomsekvensen til bjørnen har vi nå en utrolig ressurs som kan hjelpe oss med å forstå det genetiske grunnlaget for tilpasning til ulike klimaforhold, sier professor Axel Janke.

- Genomsekvensen vil også være en uvurderlig ressurs når det gjelder å studere andre aspekter av bjørnens biologi, slik at vi bedre kan forstå og beskytte disse vakre dyrene.

Tilpasninger til ulike klimaer

Brunbjørnens genom har spesielt stor betydning på grunn av det nære slektskapet med isbjørnen – selve symbolet på klimaendring.

Nyere studier ved BiK-F viser at brunbjørn og isbjørn først utviklet seg til ulike arter for 600 000 år siden, og at artene er langt eldre enn først antatt. Å sammenligne genomene deres vil derfor fortelle mye om hvordan de har klart å tilpasse seg ulike klimaer.

- Dette er et veldig bra forskningsgrunnlag for å forstå hva slags genetisk materiale som setter et pattedyr i stand til å overleve under arktiske og tempererte klimaforhold.

-  Komparativ genomikk har allerede lært oss mye om evolusjonære prosesser hos mennesker, neandertalere og sjimpanser. Nå blir bjørnene den andre pattedyrgruppen der hele genomet til svært nære slektninger kan studeres, og vår pilotbjørn vil bli udødeliggjort, påpeker Janke.

- Hele brunbjørnens historie finnes i genomet, og det vil ta mange år å tolke all informasjonen. Selv når det gjelder mennesker, der flere komplette genomer og flere millioner andre sekvenser og medisinske data er tilgjengelige, er genomforskningen bare i startgropen, sier Janke.

Hvor har hannbjørnen vært?

I tillegg til å være nyttig for å forstå genetisk tilpasning til klimaet, vil brunbjørngenomet også kunne brukes til bevaringsformål.

- Ved hjelp av dataene vil vi kunne utvikle nye genetiske markører som det vil være stort behov for i forbindelse med bevaring og naturforvaltning, sier Hans Geir Eiken i Bioforsk. Instituttet overvåker skandinaviske og russiske bjørnebestander nøye.

- Mens en rekke studier har sett på maternelt arvet mitokondrie-DNA for å studere bestandshistorie og migrasjonsmønstre blant hunner, er det ingen tilgjengelige relevante markører fra Y-kromosomet som kan brukes til å studere migrasjon blant hanner. Hele genomet til brunbjørnhannen vil nå være tilgjengelig for slike studier.

- Mange pattedyr-genom som tidligere er sekvensert kommer fra hunndyr, og mangler dermed Y-kromosomet, poengterer dr. Hans Geir Eiken. Han og kollegene hans er ivrige etter å starte arbeidet når den første genomanalysen og -sammenstillingen er fullført.

Et komplett pattedyrgenom er også en rik kilde til utallige oppfølgingsstudier fra evolusjonsbiologer og genetikere.

Her er de norske bjørnegenforskerne ved Bioforsk Svanhovd.  Fra venstre; Leder Snorre N. Hagen, stipendiat Julia Schregel, laboratorieleder Camilla Tobiassen, laborant Ingrid Helle Danielsen, forsker Oddmund Kleven og avdelingsingeniør Beate Banken Bakke.
Her er de norske bjørnegenforskerne ved Bioforsk Svanhovd. Fra venstre; Leder Snorre N. Hagen, stipendiat Julia Schregel, laboratorieleder Camilla Tobiassen, laborant Ingrid Helle Danielsen, forsker Oddmund Kleven og avdelingsingeniør Beate Banken Bakke.