Isolert i 7000 år – vil den takle klimakrisen?
Svalbardreinen har tilpasset seg ekstreme leveforhold på rekordtid, tross innavl og liten genetisk variasjon. Et genetisk paradoks, sier forskerne.
– Av alle underartene av reinsdyr som holder til i det høye nord, har svalbardreinen mest innavl og lavest genetisk diversitet. Dette forteller Nicolas Dussex, forsker ved Institutt for naturhistorie ved NTNU.
Det er bare 7000-8000 år siden de første reinsdyrene kom vandrende over til Svalbard. Mest sannsynlig kom de fra Russland over Novaja Zemlya og øyene i Franz Josef Land.
Nicolas Dussex, NTNU
Kanskje var de ikke mer enn en gruppe på noen få dyr som etablerte seg på den arktiske øygruppa.
Dette er, ifølge teorien, et dårlig utgangspunkt, ettersom innavl fort vil kunne føre til opphopning av uheldige mutasjoner og genvarianter med påfølgende sykdom og død.
«Rask» tilpasning til ekstremt miljø
Men det har ikke hindret svalbardreinen i å utvikle seg til det som i dag er en levedyktig bestand på over 20.000 dyr.
Svalbardreinen har blant annet utviklet evnen til å fordøye mose, i stedet for lav. Foto: Bart Peeters
– Til tross for den lave genetiske variasjonen har de klart å utvikle en rekke tilpasninger til det å leve i Høy-Arktis. De er for eksempel mindre i størrelse og har kortere bein enn de andre nordlige reinsdyrunderartene, sier Dussex.
De har også utviklet evnen til å fordøye moser i mangel på lav, og å tilpasse døgnrytmen til de ekstreme årstidsvariasjonene på Svalbard. Selv om de har levd forholdsvis kort isolert på øygruppa.
Men innavl kan også hjelpe en bestand til å bli kvitt skadelige mutasjoner.
Nå har forskere ved NTNU og institusjoner de samarbeider med analysert genetiske prøver fra 91 reinsdyr for å se hvordan de skiller seg fra sine slektninger på fastlandet.
– Bestander som lever på isolerte øyer er ofte små, og egner seg godt for å studere genetiske trusler. Svalbardreinen har vært isolert i minst 7000 år og har svært høy grad av innavl. I tillegg var de nær utryddelse på begynnelsen av 1900-tallet på grunn av overdreven jakt, forteller professor Michael D. Martin ved NTNUs Institutt for naturhistorie.
Blir kvitt skadelige mutasjoner
En slik nesten-utryddelse kalles en flaskehals, eller en «bottleneck» i populasjonsbiologien. Det betyr at bare noen få individer med sine unike genvarianter overlever og gir opphav til nye generasjoner.
Mike Martin, NTNU
– I dette tilfellet sitter vi med en bestand med stor grad av innavl, noe som vanligvis er dårlig nytt for en liten bestand. Men innavl kan også hjelpe en bestand til å bli kvitt skadelige mutasjoner. Fenomenet kalles på fagspråket «purging», sier Martin.
I en bestand med høy grad av innavl, vil avkom i større grad risikere å arve skadelige mutasjoner fra både mor og far.
Dermed vil disse «farlige» mutasjonene raskere komme til uttrykk i form av genetiske sykdommer og dårligere helse.
Avkom som er bærere av disse mutasjonene blir mindre «fit». De vil enten dø før de rekker å reprodusere eller de vil få færre avkom. Dermed bringes de farlige mutasjonene i mindre grad videre til de etterfølgende generasjonene.
– Paradoksalt nok kan innavl i det lange løp, være bra, sier Dussex.
Rykkvis evolusjon eller jevnt og trutt?
Lignende fenomener er observert også andre steder i naturen.
På New Zealand er kakapo-papegøyer (Strigops habroptilus) ansett som utrydningstruet etter å ha levd isolert på øygruppen i 10.000 år. Årsaken er innføring av fremmede arter.
Skadelige genvarianter er borte fra kakapo-papegøyene på New Zeeland. Årsaken mener forskerne er innavl over tid. Photo: Chris Birmingham / CCBY2.0
I 1995 var det kun 60 individer igjen, men i dag har bestanden vokst til rundt 200. Også her fant Dussex og kollegene hans at skadelige genvarianter var forsvunnet fra bestanden, takket være lang tids innavl.
– Dette er viktig kunnskap når vi skal drive bestandsforvaltning. At svalbardreinen per i dag er i relativt god genetisk forfatning med tanke på skadelige mutasjoner, er godt nytt, sier Brage Bremset Hansen.
Hansen er professor i bevaringsbiologi ved NTNUs Institutt for biologi og Senter for biodiversitetsdynamikk. Hansen er også seniorforsker ved Norsk Insitutt for naturforskning (NINA).
Det er nemlig langt fra sikkert at svalbardreinen vil klare å tilpasse seg like godt til de hurtige endringene som dagens klimaforandringer fører til.
Kunnskapen om svalbardreinen kan også endre måten forskerne studerer effekten av slike flaskehalser, mener Dussex.
– Det vi fortsatt ikke vet nok om er hvor fort slike skadelige mutasjoner selekteres bort. Dette skal vi jobbe videre med. Vi skal bruke DNA-prøver samlet inn fra beinrester og gevir av dyr som har levd flere tusen år tilbake i tid. Da kan vi se om slike mutasjoner har forsvunnet raskt i løpet av noen få århundrer, eller om det har skjedd gradvis over flere tusen år.
Mathilde Le Moullec er en av forskerne som har samlet inn beinprøver fra reinsdyr på Svalbard. Foto: Brage Bremset Hansen, NTNU
Forskerne er også svært interessert i å se på utviklingen av de fordelaktige mutasjonene, som har gjort at svalbardreinen har kunnet tilpasse seg det unike økosystemet.
– Dette er «work in progress», forteller Martin. Han samlet inn de fleste av beinprøvene rundt omkring på Svalbard sammen med forsker Mathilde Le Moullec.
- Les også: Jakt kan være bra for dyrebestander
Klimaendringene kan gå for fort
Det er nemlig langt fra sikkert at svalbardreinen vil klare å tilpasse seg like godt til de hurtige endringene som dagens klimaforandringer fører til.
Tilpasningene reinsdyrene har utviklet for det ekstreme arktiske klimaet, kan vise seg å komme til kort når øygruppen nå utsettes for rask oppvarming og endringer i både snødekke og vegetasjon.
– Klimaendringene på Svalbard skjer raskere enn noen andre steder i verden. Våre resultater viser at svalbardreinen etter koloniseringen har klart å tilpasse seg forholdsvis raskt til et helt nytt miljø. Likevel kan de ha problemer med å tilpasse seg dagens raske oppvarming. De kan rett og slett ha mistet for mye av den genetiske variasjonen sier Hansen.
Dette gjelder også for andre landlevende dyr som har begrensede muligheter til å flytte på seg etter hvert som klimaendringene gjør livet vanskelig for dem.
– Men dette arbeidet gir oss nå et bedre grunnlag for å forstå hvor raskt arter kan tilpasse seg til nye miljøer, sier Martin.
Referanse:
Nicolas Dussex, Ole K. Tørresen, Tom van der Valk, Mathilde Le Moullec m.fl: Adaptation to the High-Arctic island environment despite long-term reduced genetic variation in Svalbard reindeer. iScience September 2023. https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.107811
