北极熊的进化之路

北极熊的进化之路

11生命科学勷勤创新班20110006018 莫晓东

摘要：随着分子生物学技术的发展，最近研究人员通过比较棕熊和北极熊线粒体的基因发现，二者mtDNA序列相当接近，极有可能具有共同的祖先，《国家科学院院报》更指出，这北极熊可能是60万年前从棕熊中分离出来，进化成北极熊。

关键词：北极熊；进化；棕熊；线粒体DNA

北极熊是一种主要生活在北极圈以内的巨型肉食动物，这也是牠种名的由来。北极熊属于哺乳动物，食肉目，熊科。以前人们认为北极熊的自系祖先为160万年前已经灭绝的洞熊，后来人们才认为北极熊的祖先为棕熊，但是进化上独立的时间却一直存在争议，直到如今随着分子生物学技术的发展，才渐渐明确了北极熊独立进化的时间。

1.熊科动物的起源以及北极熊的出现

人们相信熊类动物大约在38百万年前从其他食肉类动物里面分离出来独立进化，认为古代的一种眼镜熊是现在的熊科动物的祖先。而在大约六百万年前，熊类大约分为六种，其中一种为洞熊，洞熊大约在30万年到1.5万年前由于人们的过度猎杀而灭绝。而棕熊及北极熊就是有古代洞熊进化来的两个不同种类。而最近的科学研究更表明，棕熊是北极熊的直接祖先，大约在60万年前分离出来比以前认为的200万年前就分离出来推迟了很多，而且很有可能北极熊是起源于爱尔兰的一头母棕熊，通过线粒体DNA的序列比对，也证实了这个观点，这也是现在科学界普遍认同的观点。科学家推测是在更新世时期，由于地球的处于冰河时期使得北极熊从棕熊中分离开来独立进化。

2.北极熊与棕熊的进化密切关系

北极熊是陆地上体型最大的肉食动物，直立起来高达10英尺（约3.3米），重达1800磅（约816公斤），大约相当于四头非洲狮子的体型。身上具有丰富的脂肪和白色的皮毛，这些特点使他适应的北极的严寒气候，站在了北极食物链的顶端。

棕熊，主要栖息在寒温带针叶林中，体长1.5-2.8米，雄性体量135-545千克，雌性体重80-250千克，食性较杂，有冬眠习惯。

不难发现棕熊体长略小于北极熊但是体重就明显小于北极熊，而且有冬眠的习性，所以北极熊比棕熊更适应极低的生活，而且北极熊由于生活在北极所以食物来源也比较单一，以肉食为主。

但是不难发现，北极熊和棕熊有很多的相似之处，2004年的一具古代的北极熊化石发现北极熊的原来也具有和棕熊一样发达的臼齿，而这种发达臼齿消失时间也就大概只有1-2千年的时间。而且直到今天北极熊和棕熊仍然具有相同的齿式，也就是说口腔的结构也非常的相似，这进一步的说明北极熊和棕熊进化地方上的密切。

3.北极熊是对极地生活的适应

不难发现北极熊的身体结构是和生活的环境紧密相配合的，或者说是生物和环境共同进化的结构。

北极熊具有极其丰厚的皮下脂肪，也没有了其他熊科动物的冬眠习惯。

白色的外表在雪白的雪地上是良好的保护色，上层毛光滑而长，下层毛短而密，能

锁住空气并防止水渗入。北极熊虽然是熊科的食肉动物但是生命中的超过60%的时间都在海水中度过，他特殊的皮毛结构适应了这种极地生活的需要，也是北极熊特殊生物结构的要求。

而且北极熊是的皮毛是多种菌类和藻类的栖息场所，夏天时由于天气暖和，菌类繁殖加快，北极熊皮毛有白变成略带黄色，甚至变成绿色，这形成了良好的夏季保护色。

虽说北极熊站在北极食物链的顶端，倘若将牠放在棕熊生活的地方，也会由于身体过于庞大，而且皮肤颜色明显而变得不适应，所以所北极熊和棕熊是各自适应不同环境进化的来的结果，各自适应了不同的环境。

4.关于北极熊与棕熊在分类学上的争议

在自然环境中，由于北极熊和现代棕熊的分布区域几乎没有重叠的区域，再加上生活区域饿差异，所以他们之间的基因交流一直认为是不存在的，且过去一向认为杂交种难以在大自然中生存，所以将北极熊保持为独立物种，然而事实上，北极熊与棕熊的亚种灰熊在自然环境中也会产生杂交种灰北极熊，同时在部分动物园中也存在的北极熊与棕熊交配得到科繁衍后代的杂交种，两者的与关系甚至比一些棕熊亚种之间的关系还要紧密，所以一些分类学者开始认为北极熊应视为棕熊的亚种。

总结：不难得出一个结论，北极熊是直接由棕熊直接进化而来，也就是所60万年青的棕熊就是北极熊的直接祖先，这利用现代的分子生物学技术也得到的证明。而北极熊白色皮毛及其复杂的皮毛结构，丰厚脂肪，臼齿退化，失去冬眠习惯等特点都是北极熊对北极特殊环境适应的结果，而关于北极熊进化上与棕熊生殖隔离并不完全，严格来说北极熊并不属于独立的物种而是属于棕熊的一个亚种，但是有与自然分布和生活习性的较大差别，所以人们还依旧吧北极熊列为单一的物种。北极熊和棕熊都是自然选择的结果，都是物种不断对环境适应的典型例子。

参考文献：

[1] 鲁再丰. 熊科物种DNA编码与系统发育关系研究[D]. 东北林业大学,2010

[2] 朴淑瑜. 北极熊和棕熊在血统上有交集[N/OL]. 科技日报，2011-7-15.第002版

[3] 于黎. 熊科物种的分子系统发育研究[M]. 东北林业大学,2002

[4] 盛和林等编著.中国野生哺乳动物[M]. 中国林业出版社, 1999

[5] 胡志昂,张亚平主编.中国动植物的遗传多样性[M]. 浙江科学技术出版社, 1997

[6] Hajibabaei M,Janzen D H,Burns J Met al.DNA barcodes distinguish species of tropical Lepidoptera. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 2005

[7] Bon Céline, Berthonaud Véronique , Maksud Frédéric , al. Coprolites as a source of information on the genome and diet of the cave hyena.Proceedings. Biological sciences / The Royal Society, 2012