基因组研究阐明了棕熊在整个物种范围内的多样性

棕熊是世界上最大的陆栖食肉动物之一。它们的特征是肩膀上有一个肌肉发达的驼峰，这使它们的前腿具有额外的力量。目前确定的所有十个左右的棕熊亚种都分布在北美、欧洲、俄罗斯和亚洲。

它们在形状、栖息地和行为方面表现出极大的多样性。在Communications Biology上发表的一项基因组研究中，一个国际研究团队(包括来自美因河畔法兰克福的四名科学家)调查了棕熊的遗传多样性以及这种变异是如何以及何时出现的。在这样做的过程中，他们展示了棕熊 (Ursus arctos) 的第一个综合种群基因组研究，并用它的例子来展示最后一个冰河时代对当今物种多样性的影响。

北美灰熊可能是最著名的亚种——但棕熊也原产于欧亚大陆，在那里它们优先生活在(山地)寒冷的森林中。据估计，全世界大约有 200,000 只动物，其中一半以上原产于俄罗斯。

棕熊在中世纪的欧洲大陆很常见。今天，只有大约 17.000 只动物生活在这里。栖息地破坏、偷猎和不被接受导致了这种灭绝。虽然它们在德国被认为已经灭绝——除了 2006 年的“布鲁诺”等个体移民——但它们并未被国际自然及自然资源保护联盟 (IUCN) 列为全球濒危物种。

为了比较棕熊亚种，科学家们检查了整个范围内的 128 只棕熊的基因组。其中 95 个基因组是专门为这项研究解码的。目的是使用新的基因组分析方法来测试先前关于不同人群之间异同的发现，并回答开放性问题。这还包括哪些历史因素导致了今天的分布以及各自的基因组特征。

“为了全面了解棕熊的种群结构和遗传多样性，我们检查并比较了具有不同遗传特征的基因组的各个区域，包括雌性和雄性个体的 X 或 Y 染色体。这为我们提供了新的、与将整个基因组作为单个实体进行分析相比，更复杂的见解。我们发现，我们的遗传数据产生的种群结构在很大程度上与当前的亚种分类相匹配——但存在细微的差异，”Menno de Jong 博士解释说，他是Senckenberg 生物多样性和气候研究中心的研究人员和科学家。

例如，遍布欧洲和俄罗斯西部的棕熊，包括乌拉尔山脉乃至西西伯利亚西部的熊，目前被认为是欧亚棕熊 (Ursus arctos arctos) 的一个亚种。遗传分析支持这一细分并证实，尽管地理范围很大，但这些地区的所有熊确实属于同一个遗传簇。

然而，在北美棕熊的案例中，研究人员发现了一个与当前分类不符的特性。除了原产于阿拉斯加西南部海岸科迪亚克岛的巨型科迪亚克熊 (Ursus arctos middendorffi) 外，北美的所有其他熊目前都被视为单一亚种，即灰熊 (Ursus arctos horribilis)。

然而，根据新的分析，原产于阿拉斯加西南部的阿拉斯加半岛棕熊(曾经被认为是一个单独的亚种，Ursus arctos gyas)与灰熊明显不同，实际上更类似于科迪亚克熊。“一种可能的解释是，阿拉斯加半岛棕熊亚种需要复活。另一种解释是，阿拉斯加半岛棕熊和科迪亚克熊代表同一亚种的大陆和岛屿种群，”德容说。

由于上一个冰河时代的地理条件，研究人员还能够确定这些阿拉斯加半岛熊与堪察加熊 (Ursus arctos beringianus) 具有相同的共同祖先。直到大约 11,000 年前，俄罗斯远东半岛的堪察加半岛和阿拉斯加由白令陆桥相连，当时全球海平面比今天低得多。

与此同时，阿拉斯加与美洲大陆被巨大的冰原隔开，冰原覆盖了现在加拿大的所有地区。随着全球气温上升和白令海峡的分离，物种混合或隔离的可能性再次发生变化。

“令人惊奇的是，我们可以从基因组数据中读取这些古老的迁徙，以了解上一个冰河时代如何影响物种。由于新发现，必须重新考虑以前的方法和解释，”研究负责人、比较基因组学教授 Axel Janke 解释说。 Senckenberg 和法兰克福歌德大学以及 Hessian LOEWE 转化生物多样性基因组学中心 (LOEWE TBG)。

“对活生物体的基因组分析，例如我们在 LOEWE-TBG 进行的分析，揭示了对我们星球的生物多样性及其进化历史的极其详细的新见解。基因组学仅处于起步阶段，但已经表明它是一个未来充分理解生命的技术，”Janke 继续说道。揭示棕熊人口统计历史的研究方法可以作为研究历史事件对许多其他物种影响的蓝图。