Z mnohých dôvodov by sa veľké biele žraloky mali považovať za superhrdinov žijúcich v oceáne prírody - sú veľké a silné, žijú dlhé životy, dokážu hojiť svoje rany pozoruhodne rýchlo a je dokonca pravdepodobné, že zriedkavo dostanú rakovinu. Ako je však možné, že títo starí obri majú toľko superhrdinovitých čŕt? Vedci teraz urobili veľký krok k odpovedi na túto otázku dekódovaním celého genómu veľkého bieleho žraloka.
Medzinárodný tím vedcov vedených vedcami z výskumného centra Shark Foundation Save Save Sea Foundation a Výskumného ústavu Guy Harvey z Novej juhovýchodnej univerzity na Floride sekvenoval genóm veľkého bieleho žraloka (Carcharodon carcharias) a porovnali ju s genómami niekoľkých ďalších stavovcov. Tím objavil množstvo neobvyklých genetických vlastností, ktoré by mohli vysvetliť, prečo sú biele žraloky superhrdinami (alebo supervillainy, ak ste bacuľatým levom) mora. Ich štúdia bola zverejnená online v pondelok (18. februára) v časopise Progress of the National Academy of Sciences.
Genetická stabilita je kľúčová
Sekvenovanie genómu veľkého bieleho žraloka nebolo malú úlohu - genóm pozostával zo 4,63 miliárd párov báz (molekuly obsahujúce dusík, ktoré tvoria „priečky“ rebríka DNA), čo je približne 1,5-násobok veľkosti ľudského genómu. „Je to dosť pôsobivé úsilie,“ povedal Dovi Kacev, molekulárny ekológ a výskumník v oblasti morského molekulárneho vedectva Juhovýchodné rybárske vedecké centrum v Kalifornii, ktorý sa tejto štúdie nezúčastnil.
Takmer 60 percent genómu bieleho žraloka sa skladalo z opakovaných genetických sekvencií, ktoré sú podobné tým, ktoré sa pozorujú v ľudskom genóme. Na genóme žraloka bieleho bolo zvláštne, že mnohé z týchto opakovaných oblastí sú kódy pre špeciálnu skupinu génov známych ako LINE.
„Tieto vytvárajú kópie seba samých a potom sa znovu náhodne vkladajú na rôzne miesta v genóme a v procese vytvárajú dvojvláknové zlomy v DNA, ktoré je potrebné opraviť,“ povedal Michael Stanhope, evolučný biológ na Cornell University v New Yorku. , Stanhope bol spoluzakladateľom štúdie s Nicholasom Marrou a Mahmoodom Shivji, ochrancami biológov na Novej juhovýchodnej univerzite.
Vďaka častým prerušeniam DNA je genóm nestabilný, čo zvyčajne vedie k zvýšenému riziku genetických mutácií spôsobujúcich problém, ktoré môžu nakoniec viesť k rakovine. Zdá sa však, že biele žraloky sa vyvinuli spôsobom, ako sa vyhnúť takejto nestabilite genómu.
Vedci zistili, že genóm bieleho žraloka obsahoval veľa génov zodpovedných za udržiavanie genetickej stability - veci ako gény na opravu DNA a gény potláčajúce nádor. Keď vedci porovnali gény stability bieleho žraloka s analogickými génmi v iných stavovcoch, našli malé zmeny v génovej sekvencii, ktoré naznačujú špecifický model evolučnej adaptácie týchto génov v bielych žralokoch.
„Myslite na to ako na doladenie úlohy týchto génov pri udržiavaní stability genómu u bieleho žraloka,“ povedal Stanhope.
Ľudia špekulovali, že žraloky majú oveľa nižšiu mieru rakoviny ako iné zvieratá, ale „nie je veľa skutočných údajov, ktoré by to mohli s istotou povedať,“ uviedol Kacev. Bohatá prítomnosť špeciálne upravených génov stability však môže vysvetliť potenciálnu rakovinovú rezistenciu.
„Ak chcete zabrániť rakovine, musíte si zachovať stabilitu svojho genómu,“ povedal Stanhope, čo znamená vyhnúť sa genetickým mutáciám. Hromadenie nadbytočných mutácií vedie k rakovine, ale zdá sa, že genóm žralokov je špeciálne navrhnutý tak, aby tomu zabránil. „Toto by sme však museli v laboratóriu testovať, aby sme to skutočne vedeli,“ povedal.
Stanhope tiež upozornil, že zatiaľ čo biele žraloky môžu mať genetickú adaptáciu, aby im zabránili v rakovine, to však neznamená, že konzumácia produktov zo žralokov by mohla zabrániť človeku v získaní rakoviny, napriek tomu, čo tvrdia zástancovia „alternatívnej medicíny“.
A ich ďalšie špeciálne schopnosti ...
Genetika môže tiež vysvetliť ďalší z veľmocí bieleho žraloka: schopnosť rýchlo sa liečiť. Tím objavil niekoľko génov bieleho žraloka, o ktorých je známe, že hrajú dôležitú úlohu v procesoch hojenia rán stavovcov. A podobne ako gény stability, gény na hojenie rán u bieleho žraloka boli pod rovnakým druhom pozitívnych evolučných výberových tlakov, čo znamená, že počet týchto prospešných znakov sa zvyšuje.
„V porovnaní s inými stavovcami sme tiež našli obohatenie génov pre hojenie rán a gény stability genómu u bieleho žraloka,“ uviedol Stanhope. Inými slovami, genóm bieleho žraloka má vyšší podiel týchto typov génov v porovnaní s tým, čo je vidieť v iných genómoch stavovcov.
Aj keď tím objavil množstvo génov, ktoré môžu byť zodpovedné za mnohé z vynikajúcich schopností žraloka bieleho, existovala jedna charakteristika, ktorú genóm jasne nezohľadnil: citlivý čichač žraloka.
Žraloky sú známe tým, že majú silný čuch, takže vedci očakávali, že nájdu množstvo génov pre čuchové receptory (OR), ktoré sú génmi zodpovednými za účinné výskumy iných stavovcov. Ale genóm bieleho žraloka obsahoval výnimočne málo z týchto génov. Vedci naopak našli ďalšiu kategóriu génov, ktorá sa nazýva vomeronazálne gény. Tieto gény sa môžu tiež podieľať na vnímaní zápachu, ale zvyčajne nie sú také hojné ako OR gény, uviedol Stanhope. V genóme bieleho žraloka je však viac ako tucet vomeronazálnych génov, takže vedci naznačili, že tieto gény možno spôsobujú vnímanie vône u bieleho žraloka.
„Stále sme v bode, keď sme poškriabali povrch, ale táto sekvencia genómu nám dáva východiskový bod na podrobnejšie riešenie týchto otázok,“ povedal Kacev. Tento výskum nepochybne pomôže odpovedať aj na otázky týkajúce sa iných druhov. „Pochopenie genómu bieleho žraloka je dôležité nielen pre bieleho žraloka, ale je to aj lešenie alebo skokový bod na pochopenie príbuzných druhov.“
Veľké biele žraloky sú jedným z najuznávanejších morských tvorov na svete, ale ich populácie sa potýkajú s tým, ako ich ľudia naďalej prenasledujú zo strachu a chamtivosti. "Ľudia majú tieto obrázky, ktoré sú zobrazené vo filmoch a televíznych reláciách, ako také zabíjacie stroje," uviedol Kacev. Skutočnosťou však je, že ľudia zabíjajú oveľa viac žralokov ako žraloky.
"Ľudia zabíjajú veľa, veľa miliónov žralokov každý rok na celom svete z hlúpo falošných medicínskych dôvodov; pre polievku zo žraločích plutiev a zo všetkých dôvodov, ktoré sú skutočne tragické," uviedol Stanhope. Vedci dúfajú, že ich štúdia pomôže viac ľuďom uvedomiť si, aké zvláštne sú tieto starobylé stavovce.
„Dúfam, že ľudia uznajú pozoruhodné biologické prispôsobenia týchto zvierat, a preto ich budú viac oceňovať,“ uviedol Stanhope.
