Για πολλούς λόγους, μεγάλοι λευκοί καρχαρίες πρέπει να θεωρούνται υπερήρωες της θάλασσας της φύσης της φύσης - είναι μεγάλοι και ισχυροί, ζουν μεγάλη διάρκεια ζωής, μπορούν να θεραπεύσουν τις πληγές τους πολύ γρήγορα και είναι πολύ πιθανό ότι σπάνια πάσχουν από καρκίνο. Αλλά πώς είναι δυνατόν αυτοί οι αρχαίοι γίγαντες να έχουν τόσα πολλά σούπερ ήρεμα χαρακτηριστικά; Οι επιστήμονες έχουν κάνει ένα μεγάλο βήμα για να απαντήσουν σε αυτή την ερώτηση αποκωδικοποιώντας ολόκληρο το γονιδίωμα του μεγάλου λευκού καρχαρία.
Μια διεθνής ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τους επιστήμονες του Κέντρου Έρευνας για το Καρχαρικό Ίδρυμα Save Our Seas και του Ερευνητικού Ινστιτούτου Guy Harvey στο Nova Southeastern University της Φλόριντα ανέλυσε το γονιδίωμα του μεγάλου λευκού καρχαρία (Carcharodon carcharias) και την σύγκρισαν με τα γονιδιώματα πολλών άλλων ειδών σπονδυλωτών. Η ομάδα ανακάλυψε μια πληθώρα ασυνήθιστων γενετικών χαρακτηριστικών που θα μπορούσαν να εξηγήσουν γιατί οι λευκοί καρχαρίες είναι οι υπερήρωες (ή οι επιβλεπόμενες, αν είσαι γεμάτο λιοντάρι) της θάλασσας. Η μελέτη τους δημοσιεύθηκε ηλεκτρονικά τη Δευτέρα (Φεβρουάριος 18) στο περιοδικό Proceedings της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.
Η γενετική σταθερότητα είναι το κλειδί
Η ταξινόμηση του μεγάλου γονιδιώματος λευκού καρχαρία δεν ήταν μικρή υπόθεση - το γονιδίωμα αποτελείτο από 4.63 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων (τα μόρια που περιέχουν άζωτο που αποτελούν τους "στύλους" της σκάλας DNA), που είναι περίπου 1,5 φορές μεγαλύτερο από το μέγεθος του ανθρώπινου γονιδιώματος. "Είναι μια εντυπωσιακή προσπάθεια", δήλωσε ο Dovi Kacev, ένας θαλάσσιος μοριακός οικολόγος και ερευνητής στο Εθνικό Κέντρο Θαλάσσιας Αλιείας Νοτιοανατολικής Αλιευτικής Υπηρεσίας στην Καλιφόρνια, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Σχεδόν το 60% του γονιδιώματος λευκού καρχαρία αποτελούνταν από επαναλαμβανόμενες γενετικές αλληλουχίες, οι οποίες είναι παρόμοιες με αυτές που παρατηρούνται στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Αυτό που είναι ειδικό για το γονιδίωμα του λευκού καρχαρία ήταν ότι πολλές από αυτές τις επαναλαμβανόμενες περιοχές κωδικοποιούν μια ειδική ομάδα γονιδίων γνωστών ως LINEs.
"Αυτοί κάνουν αντίγραφα του εαυτού τους και στη συνέχεια επανεισαχθούν τυχαία σε διάφορες θέσεις του γονιδιώματος, και στη διαδικασία κάνουν διττές ρήξεις στο DNA που πρέπει να επισκευαστούν", δήλωσε ο Michael Stanhope, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Cornell στη Νέα Υόρκη . Ο Stanhope συνέχισε τη μελέτη με τους Nicholas Marra και Mahmood Shivji, βιολόγους διατήρησης στο Nova Southeastern University.
Αυτά τα συχνά διαλείμματα στο DNA καθιστούν το γονιδίωμα ασταθές, το οποίο συνήθως οδηγεί σε υψηλότερο κίνδυνο γενετικών μεταλλάξεων που προκαλούν προβλήματα που μπορεί τελικά να οδηγήσουν σε καρκίνο. Αλλά οι λευκοί καρχαρίες φαίνεται ότι έχουν εξελίξει έναν τρόπο να αποφευχθεί μια τέτοια γενωμική αστάθεια.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το γονιδίωμα του λευκού καρχαρία περιείχε πολλά γονίδια που ήταν υπεύθυνα για τη διατήρηση της γενετικής σταθερότητας - όπως γονίδια επιδιόρθωσης DNA και γονίδια καταστολής όγκων. Και όταν οι ερευνητές συνέκριναν τα γονίδια σταθερότητας του λευκού καρχαρία με ανάλογα γονίδια σε άλλα σπονδυλωτά, βρήκαν μικρές αλλαγές στην αλληλουχία γονιδίων που υποδηλώνουν ένα συγκεκριμένο πρότυπο εξελικτικής προσαρμογής για αυτά τα γονίδια σε λευκούς καρχαρίες.
«Σκεφτείτε το πώς ρυθμίζετε το ρόλο αυτών των γονιδίων στη διατήρηση της σταθερότητας του γονιδιώματος στον λευκό καρχαρία», δήλωσε ο Stanhope.
Οι άνθρωποι έχουν υποθέσει ότι οι καρχαρίες έχουν πολύ χαμηλότερο ποσοστό καρκίνου σε σύγκριση με άλλα ζώα, αλλά «δεν υπάρχουν πολλά πραγματικά στοιχεία που να το πούμε με βεβαιότητα», δήλωσε ο Kacev. Παρ 'όλα αυτά, η άφθονη παρουσία ειδικώς προσαρμοσμένων γονιδίων σταθερότητας θα μπορούσε να εξηγήσει τη δυνητική αντοχή του καρκίνου.
"Αν θέλετε να αποτρέψετε τον καρκίνο, θα πρέπει να διατηρήσετε τη σταθερότητα του γονιδιώματός σας", δήλωσε ο Stanhope, που σημαίνει αποφυγή γενετικών μεταλλάξεων. Μια συσσώρευση υπερβολικών μεταλλάξεων οδηγεί σε καρκίνο, αλλά το γονιδίωμα του καρχαρία φαίνεται να έχει σχεδιαστεί ειδικά για να αποτρέψει αυτό. "Αυτά είναι πράγματα που θα έπρεπε να δοκιμάσουμε στο εργαστήριο, όμως, για να το ξέρουν πραγματικά", είπε.
Ο Stanhope επίσης προειδοποίησε ότι ενώ οι λευκοί καρχαρίες μπορεί να έχουν γενετική προσαρμογή για να τους αποτρέψουν από τον καρκίνο, αυτό δεν σημαίνει ότι τα καταναλωτικά προϊόντα καρχαρία θα μπορούσαν να αποτρέψουν τον άνθρωπο από το να πάρει καρκίνο, παρά ό, τι ισχυρίζονται οι υποστηρικτές της «εναλλακτικής ιατρικής».
Και οι άλλες ειδικές ικανότητές τους ...
Η γενετική μπορεί επίσης να εξηγήσει μια άλλη από τις υπερδυνάμεις του λευκού καρχαρία: την ικανότητα να θεραπεύεται γρήγορα. Η ομάδα ανακάλυψε αρκετά λευκά γονίδια καρχαρία που είναι γνωστό ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στις διεργασίες επούλωσης τραυμάτων από σπονδυλωτά. Και, παρόμοια με τα γονίδια σταθερότητας, τα γονίδια θεραπείας των πληγών στον λευκό καρχαρία ήταν κάτω από το ίδιο είδος θετικών πιέσεων εξελικτικής επιλογής, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει μια τάση για αύξηση του αριθμού αυτών των ευεργετικών χαρακτηριστικών.
"Βρήκαμε επίσης έναν εμπλουτισμό γονιδίων τόσο για την επούλωση πληγών όσο και για γονίδια σταθερότητας γονιδιώματος στον λευκό καρχαρία σε σύγκριση με άλλα σπονδυλωτά", δήλωσε ο Stanhope. Με άλλα λόγια, το γονιδίωμα του λευκού καρχαρία έχει υψηλότερο ποσοστό αυτών των τύπων γονιδίων σε σύγκριση με αυτό που παρατηρείται σε άλλα γονιδιώματα σπονδυλωτών.
Ενώ η ομάδα ανακάλυψε μια σειρά από γονίδια που μπορεί να είναι υπεύθυνα για πολλές από τις δυνατότητες του υπερβολικού καρχαρία του μεγάλου λευκού, υπήρχε ένα χαρακτηριστικό που δεν ήταν σαφώς αντιληπτό από το γονιδίωμα: ο ευαίσθητος σαρκός του καρχαρία.
Οι καρχαρίες είναι γνωστοί για έντονη αίσθηση οσμής, έτσι οι ερευνητές αναμένουν να βρουν πολλά γονίδια οσφρητικού υποδοχέα (OR), τα οποία είναι τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τις αποτελεσματικές σνόζες άλλων σπονδυλωτών. Αλλά το γονιδίωμα του λευκού καρχαρία περιείχε εξαιρετικά λίγα από αυτά τα γονίδια. Αυτό που οι ερευνητές βρήκαν αντ 'αυτού ήταν μια άλλη κατηγορία γονιδίων, που ονομάζονται vomeronasal γονίδια. Αυτά τα γονίδια μπορούν επίσης να εμπλέκονται στην αντίληψη της οσμής, αλλά δεν είναι κανονικά τόσο άφθονα όσο τα OR γονίδια, δήλωσε ο Stanhope. Στο γονιδίωμα του λευκού καρχαρία, ωστόσο, υπάρχουν περισσότερες από δώδεκα βερμοναζικά γονίδια, έτσι οι ερευνητές πρότειναν ότι ίσως αυτά τα γονίδια να προκαλέσουν την αντίληψη της οσμής στον λευκό καρχαρία.
"Βρισκόμαστε ακόμα σε ένα σημείο όπου το ξύσιμο της επιφάνειας, αλλά έχοντας αυτή την ακολουθία γονιδιώματος μας δίνει ένα σημείο εκκίνησης για την αντιμετώπιση αυτών των ερωτήσεων με περισσότερες λεπτομέρειες", δήλωσε ο Kacev. Η έρευνα αυτή θα βοηθήσει αναμφίβολα να απαντήσει και σε ερωτήματα για άλλα είδη, πρόσθεσε. «Η κατανόηση του γονιδιώματος του λευκού καρχαρία δεν είναι μόνο σημαντική για τον λευκό καρχαρία, αλλά είναι ένα ικρίωμα ή ένα σημείο πηδώντας για να καταλάβει τα σχετικά είδη».
Οι μεγάλοι λευκοί καρχαρίες είναι ένα από τα πιο αναγνωρισμένα θαλάσσια πλάσματα παγκοσμίως, αλλά οι πληθυσμοί τους αγωνίζονται καθώς οι άνθρωποι συνεχίζουν να τους κυνηγούν από φόβο και απληστία. "Οι άνθρωποι έχουν αυτές τις εικόνες που απεικονίζονται σε ταινίες και τηλεοπτικές εκπομπές ως αυτές οι μηχανές θανάτωσης", δήλωσε ο Kacev. Ωστόσο, η πραγματικότητα είναι ότι οι άνθρωποι σκοτώνουν πολύ περισσότερους καρχαρίες από τους καρχαρίες που σκοτώνουν τους ανθρώπους.
"Οι άνθρωποι σκοτώνουν πολλά, πολλά εκατομμύρια καρχαρίες κάθε χρόνο σε όλο τον κόσμο για ανόητους λόγους ψευδούς ιατρικής, για σούπα πτερυγίων καρχαρία και για πάρα πολλούς λόγους που είναι απλώς τραγικοί", δήλωσε ο Stanhope. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι η μελέτη τους βοηθάει περισσότερους ανθρώπους να συνειδητοποιήσουν πόσο ιδιαίτερο είναι αυτά τα αρχαία σπονδυλωτά.
«Ελπίζω ότι οι άνθρωποι θα αναγνωρίσουν τις αξιοσημείωτες, βιολογικές προσαρμογές αυτών των ζώων και ως εκ τούτου, θα έχουν μεγαλύτερη εκτίμηση γι 'αυτούς», δήλωσε ο Stanhope.
