Os ursos polares podem estar a adaptar-se para sobreviver num mundo mais quente.

A corrente do Oceano Ártico está no ponto mais quente dos últimos 125,000 anos, e as temperaturas continuam a subir. Com este aquecimento, prevê-se que mais de dois terços dos ursos-polares desapareçam até 2050, sendo apontada uma extinção total para o final deste século.

No entanto, no nosso novo estudo, eu e os meus colegas concluímos que a alteração do clima está a impulsionar mudanças no genoma do urso-polar, o que poderá permitir uma adaptação mais rápida a habitats mais quentes.

Desde que estes ursos-polares consigam encontrar alimento suficiente e parceiros reprodutores, isto indica que poderão, em teoria, conseguir persistir nestes novos cenários climáticos adversos.

Verificámos uma ligação forte entre o aumento das temperaturas no sudeste da Gronelândia e alterações no ADN do urso-polar.

O ADN é o manual de instruções existente dentro de cada célula, orientando o modo como um organismo cresce e se desenvolve. Em processos chamados transcrição e tradução, o ADN é copiado para produzir ARN (moléculas que reflectem a actividade dos genes) e pode conduzir à produção de proteínas, bem como a cópias de transposões (TEs), também conhecidos como "genes saltadores", fragmentos móveis do genoma capazes de se deslocar e influenciar a forma como outros genes funcionam.

Ao realizarmos esta investigação, observámos diferenças marcantes entre as temperaturas registadas no nordeste e no sudeste da Gronelândia.

Para sustentar a análise, a nossa equipa recorreu a dados genéticos de ursos-polares disponibilizados publicamente por um grupo de investigação da Universidade de Washington, nos EUA. Este conjunto de dados foi gerado a partir de amostras de sangue recolhidas em ursos-polares tanto do norte como do sudeste da Gronelândia.

O nosso trabalho desenvolveu-se a partir do estudo da Universidade de Washington, que tinha mostrado que a população do sudeste da Gronelândia era geneticamente distinta da população do nordeste. De acordo com esse estudo, os ursos do sudeste terão migrado a partir do norte e ficado isolados, formando um grupo separado, há aproximadamente 200 anos.

A equipa de Washington extraiu ARN das amostras de sangue e sequenciou-o. Usámos esses dados de sequenciação de ARN para analisar a expressão de ARN - as moléculas mensageiras que indicam quais os genes activos - em função do clima.

Isto permitiu-nos obter um retrato detalhado da actividade genética, incluindo o comportamento dos TEs. As temperaturas na Gronelândia têm sido cuidadosamente monitorizadas e registadas pelo Instituto Meteorológico Dinamarquês. Assim, ligámos esses dados climáticos aos dados de ARN para investigar de que forma as mudanças ambientais podem estar a influenciar a biologia do urso-polar.

A temperatura muda alguma coisa?

A nossa análise mostrou que, no nordeste da Gronelândia, as temperaturas eram mais baixas e menos variáveis, enquanto no sudeste os valores oscilavam mais e eram significativamente mais quentes.

A figura abaixo apresenta os nossos dados e mostra também como a temperatura varia em toda a Gronelândia, com condições mais quentes e mais instáveis no sudeste. Isto cria múltiplos desafios e transforma os habitats dos ursos-polares que vivem nestas zonas.

No sudeste da Gronelândia, a margem da camada de gelo - a extremidade do manto de gelo, que abrange 80% da Gronelândia - está a recuar rapidamente, provocando perdas massivas de gelo e de habitat.

A perda de gelo é um problema sério para os ursos-polares, porque reduz a disponibilidade de plataformas de caça para capturar focas, aumentando o isolamento e a escassez de alimento. O nordeste da Gronelândia é uma vasta tundra árctica plana, ao passo que o sudeste é coberto por tundra florestal (a zona de transição entre floresta de coníferas e tundra árctica). No sudeste, o clima inclui níveis elevados de chuva e vento, além de montanhas costeiras íngremes.

Como as alterações climáticas estão a transformar o ADN do urso-polar

Com o passar do tempo, a sequência de ADN pode alterar-se e evoluir lentamente, mas o stress ambiental - como um clima mais quente - pode acelerar esse processo.

Os TEs são como peças de um puzzle que se podem reorganizar, por vezes ajudando os animais a adaptar-se a novos ambientes. No genoma do urso-polar, cerca de 38.1% do genoma é composto por TEs. Existem muitas famílias de TEs com comportamentos ligeiramente diferentes, mas, em essência, todos são fragmentos móveis que podem reinserir-se de forma aleatória em qualquer ponto do genoma.

No genoma humano, 45% é constituído por TEs e, nas plantas, essa proporção pode ultrapassar 70%. Existem pequenas moléculas protectoras chamadas ARNs de interacção com Piwi (piRNAs) que conseguem silenciar a actividade dos TEs.

Ainda assim, quando o stress ambiental é demasiado intenso, estes piRNAs protectores não conseguem acompanhar as acções invasivas dos TEs. No nosso trabalho, concluímos que o clima mais quente do sudeste conduziu a uma mobilização em massa destes TEs ao longo do genoma do urso-polar, alterando a sua sequência.

Também observámos que, nos ursos do sudeste, estas sequências de TEs pareciam mais jovens e mais abundantes, com mais de 1,500 elementos "sobrerregulados", o que aponta para mudanças genéticas recentes que podem ajudar estes ursos a lidar com a subida das temperaturas.

Alguns destes elementos sobrepõem-se a genes associados a respostas ao stress e ao metabolismo, sugerindo um possível papel na resposta às alterações climáticas. Ao estudarmos estes genes saltadores, revelámos como o genoma do urso-polar se adapta e responde, a curto prazo, ao stress ambiental e a climas mais quentes.

A nossa investigação indicou ainda que alguns genes ligados ao stress térmico, ao envelhecimento e ao metabolismo se comportam de forma diferente na população de ursos-polares do sudeste. Isto sugere que estes animais poderão estar a ajustar-se às condições mais quentes.

Além disso, encontrámos genes saltadores activos em regiões do genoma relacionadas com o processamento de gordura - algo crucial quando o alimento escasseia. Isto pode significar que os ursos-polares do sudeste estão a adaptar-se lentamente a dietas mais grosseiras e com maior componente vegetal, típicas de regiões mais quentes. Já as populações do norte alimentam-se sobretudo de focas ricas em gordura.

De forma geral, as alterações climáticas estão a remodelar os habitats dos ursos-polares e a conduzir a mudanças genéticas, com os ursos do sudeste a evoluírem para sobreviver nestes novos terrenos e dietas. Investigações futuras poderão incluir outras populações de ursos-polares que vivam em climas exigentes.

Compreender estas mudanças genéticas ajuda os investigadores a perceber como os ursos-polares poderão sobreviver num mundo em aquecimento - e quais as populações que estão mais em risco.

Alice Godden, Investigadora Sénior Associada, Escola de Ciências Biológicas, Universidade de East Anglia

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.