Z wielu powodów wielkie białe rekiny powinny być uważane za żyjących w oceanie superbohaterów przyrody - są duże i silne, żyją długo, potrafią leczyć rany niezwykle szybko, a nawet rzadko zachorują na raka. Ale jak to możliwe, że te starożytne olbrzymy mają tak wiele cech podobnych do superbohaterów? Naukowcy zrobili teraz duży krok w kierunku odpowiedzi na to pytanie, dekodując cały genom wielkiego białego rekina.
Międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez naukowców z Save Our Seas Foundation Shark Research Center i Guy Harvey Research Institute z Nova Southeastern University na Florydzie zsekwencjonował genom wielkiego białego rekina (Carcharias Carcharodon) i porównał to z genomami kilku innych gatunków kręgowców. Zespół odkrył bogactwo niezwykłych cech genetycznych, które mogą wyjaśniać, dlaczego białe rekiny są superbohaterami (lub superwinami, jeśli jesteś pulchnym lwem morskim) morza. Ich badanie zostało opublikowane online w poniedziałek (18 lutego) w czasopiśmie Proceedings of National Academy of Sciences.
Kluczem jest stabilność genetyczna
Sekwencjonowanie genomu wielkiego rekina białego nie było małym zadaniem - genom składał się z 4,63 miliarda par zasad (cząsteczki zawierające azot, które tworzą „szczeble” drabiny DNA), czyli około 1,5 razy większej niż ludzki genom. „To dość imponujący wysiłek” - powiedział Dovi Kacev, morski ekolog molekularny i badacz w National Marine Fisheries Services Southwest Fisheries Science Center w Kalifornii, który nie był zaangażowany w badania.
Prawie 60 procent genomu białego rekina składało się z powtarzających się sekwencji genetycznych, które są podobne do tego, co widać w ludzkim genomie. Szczególne w genomie białego rekina było to, że wiele z tych powtarzających się regionów to kody specjalnej grupy genów znanych jako LINE.
„Tworzą kopie siebie, a następnie ponownie losowo umieszczają w różnych miejscach genomu, a podczas tego robią dwuniciowe przerwy w DNA, które wymagają naprawy” - powiedział Michael Stanhope, biolog ewolucyjny na Uniwersytecie Cornell w Nowym Jorku . Stanhope współprowadził badania z Nicholasem Marrą i Mahmoodem Shivji, biologami zajmującymi się ochroną przyrody w Nova Southeastern University.
Te częste przerwy w DNA powodują, że genom jest niestabilny, co zwykle prowadzi do wyższego ryzyka powodujących problemy mutacji genetycznych, które mogą ostatecznie doprowadzić do raka. Wydaje się jednak, że białe rekiny ewoluowały w celu uniknięcia takiej niestabilności genomu.
Naukowcy odkryli, że genom białego rekina zawiera wiele genów odpowiedzialnych za utrzymanie stabilności genetycznej - takie jak geny naprawy DNA i geny hamujące rozwój nowotworu. Kiedy naukowcy porównali geny stabilności białego rekina z analogicznymi genami u innych kręgowców, odkryli niewielkie zmiany w sekwencji genów, które sugerują specyficzny wzorzec ewolucyjnej adaptacji tych genów u białych rekinów.
„Pomyśl o tym jako o dostrojeniu roli tych genów w utrzymywaniu stabilności genomu u białego rekina”, powiedział Stanhope.
Ludzie spekulują, że rekiny mają znacznie niższy wskaźnik raka niż inne zwierzęta, ale „nie ma zbyt wielu prawdziwych danych, by stwierdzić to z całą pewnością” - powiedział Kacev. Niemniej jednak obfita obecność specjalnie przystosowanych genów stabilności może wyjaśnić potencjalną oporność na raka.
„Jeśli chcesz zapobiegać rakowi, musisz zachować stabilność swojego genomu”, powiedział Stanhope, co oznacza unikanie mutacji genetycznych. Nagromadzenie nadmiernej ilości mutacji prowadzi do raka, ale genom rekina wydaje się specjalnie zaprojektowany, aby temu zapobiec. „Są to rzeczy, które musielibyśmy przetestować w laboratorium, aby naprawdę wiedzieć” - powiedział.
Stanhope ostrzegł również, że chociaż białe rekiny mogą mieć adaptację genetyczną, aby zapobiec zachorowaniu na raka, nie oznacza to, że spożywanie produktów rekinów może zapobiec zachorowaniu na raka u ludzi, pomimo tego, co twierdzą zwolennicy „medycyny alternatywnej”.
I ich inne specjalne zdolności…
Genetyka może również wyjaśniać jedną z supermocy białego rekina: zdolność szybkiego leczenia. Zespół odkrył kilka genów białego rekina, o których wiadomo, że odgrywają ważną rolę w procesach gojenia się ran kręgowców. I podobnie jak geny stabilności, geny gojące się rany u białego rekina były pod tym samym rodzajem pozytywnej ewolucyjnej presji selekcyjnej, co oznacza, że istnieje tendencja do wzrostu liczby tych korzystnych cech.
„Odkryliśmy także wzbogacenie genów zarówno dla gojenia się ran, jak i genów stabilności genomu u białego rekina w porównaniu z innymi kręgowcami” - powiedział Stanhope. Innymi słowy, genom białego rekina ma wyższy odsetek tych typów genów w porównaniu z innymi genomami kręgowców.
Podczas gdy zespół odkrył wiele genów, które mogą być odpowiedzialne za wiele zdolności super-rekinów wielkich białych, istniała jedna cecha, której genom nie tłumaczył wyraźnie: wrażliwy sniffer rekina.
Rekiny są znane z wyczuwania węchu, więc naukowcy spodziewali się, że znajdą liczne geny receptorów węchowych (OR), które są genami odpowiedzialnymi za skuteczne schnozy innych kręgowców. Ale genom białego rekina zawiera wyjątkowo niewiele tych genów. Zamiast tego naukowcy odkryli inną kategorię genów, zwaną genami womeronasalnymi. Te geny mogą być również zaangażowane w percepcję zapachu, ale zwykle nie są tak obfite jak geny OR, powiedział Stanhope. W genomie białego rekina występuje jednak kilkanaście genów womeronasalnych, więc naukowcy zasugerowali, że być może geny te stymulują percepcję zapachu u białego rekina.
„Nadal znajdujemy się w punkcie, w którym drapiemy powierzchnię, ale posiadanie tej sekwencji genomu daje nam punkt wyjścia do bardziej szczegółowych odpowiedzi na te pytania” - powiedział Kacev. Dodał, że te badania niewątpliwie pomogą odpowiedzieć na pytania dotyczące innych gatunków. „Zrozumienie genomu białego rekina jest ważne nie tylko dla białego rekina, ale jest też rusztowaniem lub punktem wyjścia do zrozumienia pokrewnych gatunków”.
Wielkie białe rekiny są jednym z najbardziej rozpoznawalnych morskich stworzeń na świecie, ale ich populacja walczy, gdy ludzie nadal polują na nich ze strachu i chciwości. „Ludzie mają te obrazy, które są przedstawiane w filmach i programach telewizyjnych jako te maszyny do zabijania” - powiedział Kacev. Jednak w rzeczywistości ludzie zabijają znacznie więcej rekinów niż rekiny.
„Ludzie zabijają co roku wiele, wiele milionów rekinów na całym świecie z głupich, fałszywych powodów leczniczych; zupy z płetw rekina i wszelkiego rodzaju powodów, które są po prostu tragiczne, naprawdę” - powiedział Stanhope. Naukowcy mają nadzieję, że ich badania pomogą większej liczbie osób zrozumieć, jak wyjątkowe są te starożytne kręgowce.
„Mam nadzieję, że ludzie rozpoznają niezwykłe, biologiczne adaptacje tych zwierząt i w konsekwencji będą im bardziej wdzięczni” - powiedział Stanhope.
