Számos ok miatt a nagy fehér cápákat a természet óceánban élő szuperhősének kell tekinteni - ők nagyok és erősek, hosszú életet élnek, rendkívül gyorsan meggyógyíthatják a sebeiket, és valószínű, hogy ritkán fordul elő rák. De hogyan lehetséges, hogy ezeknek az ősi óriásoknak oly sok szuperhős jellegű vonása van? A tudósok most nagy lépést tettek a kérdés megválaszolása felé azáltal, hogy dekódolták a nagy fehér cápa teljes genomját.
A floridai Nova délkeleti egyetemen működő Mentés a tengerünkre Alapítvány cápakutató központjában és a Guy Harvey Kutatóintézetben a kutatók által vezetett nemzetközi kutatócsoport szekvenálta a nagy fehér cápa (Carcharodon carcharias), és összehasonlította számos más gerinces faj genomjával. A csapat rengeteg szokatlan genetikai tulajdonságot fedezett fel, amelyek magyarázhatják, hogy a fehér cápák miért a tenger szuperhősei (vagy szupervillainok, ha kövér oroszlánfóka vagy). Tanulmányukat online közzétették hétfőn (február 18.) a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban.
A genetikai stabilitás kulcsfontosságú
A nagy fehér cápa nagy genomjának szekvenálása nem volt kis feladat - a genom 4,63 milliárd bázispárból állt (a nitrogéntartalmú molekulák, amelyek a DNS létra "lépcsőit" alkotják), ami körülbelül 1,5-szerese az emberi genomnak. "Ez elég lenyűgöző erőfeszítés" - mondta Dovi Kacev, a kaliforniai Nemzeti Tengerészeti Halászati Szolgálatok Délnyugati Halászati Tudományos Központjának tengeri molekuláris ökológusa és kutatója, aki nem vett részt a vizsgálatban.
A fehér cápa genomjának csaknem 60% -a ismétlődő genetikai szekvenciákból állt, ami hasonló az emberi genomban tapasztaltakhoz. Ami a fehér cápa genomját illeti, az az, hogy ezeknek az ismétlődő régióknak sok a LINE néven ismert géncsoport különleges kódja.
"Ezek másolatot készítenek magukról, majd véletlenszerűen visszatelepülnek a genom különböző helyein, és a folyamat során kettős szálú töréseket tesznek a javítandó DNS-ben" - mondta Michael Stanhope, a New York-i Cornell Egyetem evolúciós biológusa. . Stanhope a Nova délkeleti egyetem konzerválási biológusainak Nicholas Marrával és Mahmood Shivji-vel együtt vezette a tanulmányt.
A DNS ilyen gyakori törése a genomot instabilsá teszi, ami általában a probléma-előidéző genetikai mutációk nagyobb kockázatához vezet, amely végül rákhoz vezethet. De úgy tűnik, hogy a fehér cápák úgy fejlődtek, hogy elkerüljék az ilyen genomi instabilitást.
A kutatók megállapították, hogy a fehér cápa genomja sok gént tartalmazott, amelyek felelősek a genetikai stabilitás fenntartásáért - például a DNS-helyreállító géneket és a tumort elnyomó géneket. És amikor a kutatók összehasonlították a fehér cápa stabilitási génjeit más gerinces állatok hasonló génjeivel, kismértékű változásokat találtak a génszekvenciában, amelyek arra utalnak, hogy a fehér cápákban ezeknek a géneknek az evolúciós adaptációja speciális mintát mutat.
"Gondolj arra, hogy finomítsa e gének szerepét a fehér cápa genom stabilitásának fenntartásában" - mondta Stanhope.
Az emberek azt gondolják, hogy a cápáknál sokkal alacsonyabb a rák aránya, mint más állatoknál, de "nincs sok valós adat, hogy ezt biztosan elmondhassuk" - mondta Kacev. Mindazonáltal a speciálisan adaptált stabilitási gének bőséges jelenléte megmagyarázhatja a potenciális rákrezisztenciát.
"Ha a rákot szeretné megelőzni, akkor fenn kell tartania a genom stabilitását" - mondta Stanhope, amely azt jelenti, hogy el kell kerülni a genetikai mutációkat. A felesleges mutációk felhalmozódása rákhoz vezet, de a cápa genom úgy tűnik, hogy kifejezetten ennek megelőzésére szolgál. "Ezek olyan dolgok, amelyeket még a laborban tesztelnünk kellene, hogy valóban tudjuk" - mondta.
Stanhope arra is figyelmeztette, hogy noha a fehér cápák genetikai adaptációval rendelkezhetnek a rák kialakulásának megakadályozása érdekében, ez nem jelenti azt, hogy a cápatermékek fogyasztása megakadályozhatja az embert a rák kialakulásában, annak ellenére, hogy az „alternatív gyógyászat” támogatói állíthatják.
És más különleges képességeik ...
A genetika a fehér cápa szuperhatalmainak egy másikját magyarázhatja: a gyors gyógyulás képességét. A csapat felfedezte számos fehér cápa gént, amelyekről ismert, hogy fontos szerepet játszanak a gerinces sebek gyógyításában. És hasonlóan a stabilitási génekhez, a fehér cápa sebgyógyító génjei ugyanolyan pozitív evolúciós szelekciós nyomás alatt vannak, ami azt jelenti, hogy ezen jótékony tulajdonságok száma növekszik.
"Azt találtuk, hogy a fehér cápa mind a sebjavító, mind a genomstabilitás génekben gazdagodott, mint más gerinces állatok esetében" - mondta Stanhope. Más szavakkal, a fehér cápa genomjában nagyobb az ilyen típusú gének aránya, mint a többi gerinces genomban.
Míg a csapat számos gént felfedezett, amelyek felelősek lehetnek a nagyfehérje szuper-cápa képességeinek sokáért, volt egy olyan tulajdonság, amelyet a genom egyértelműen nem tudott figyelembe venni: a cápa érzékeny szippantója.
A cápákról ismert, hogy heves szaglásuk van, tehát a kutatók számukra számos szaglás receptor (OR) gént találtak, amelyek a többi gerinces hatékony schnoziáért felelősek. A fehér cápa genomja azonban kivételesen kevés ilyen gént tartalmazott. Amit a kutatók ehelyett találtak, egy másik génkategória, úgynevezett vomeronasal gének. Ezek a gének szintén részt vehetnek a szaglás érzékelésében, de általában nem olyan bőséges, mint a VAGY gének - mondta Stanhope. A fehér cápa genomjában azonban több mint tucat vomeronasal gén van, tehát a kutatók azt sugallták, hogy ezek a gének valószínűleg megnövelik a fehér cápa illatát.
"Még mindig itt vagyunk azon a ponton, ahol megkarcoljuk a felületet, de ennek a genomszekvenciának a kiindulási pontja lehet a kérdés részletesebb megválaszolására" - mondta Kacev. Ez a kutatás kétségtelenül segíteni fog más fajokkal kapcsolatos kérdések megválaszolásában is - tette hozzá. "A fehér cápa genomjának megértése nemcsak a fehér cápa számára fontos, hanem egy állvány vagy átmeneti pont a rokon fajok megértéséhez."
A nagy fehér cápa a világ egyik legismertebb tengeri lénye, ám ezek populációi küzdenek, mivel az emberek a félelem és kapzsiság miatt továbbra is vadásznak. "Az emberek rendelkeznek ezekkel a képekkel, amelyeket a filmekben és a TV-műsorokban ábrázolnak, mint ezeket a gyilkos gépeket" - mondta Kacev. A valóság azonban az, hogy az emberek sokkal több cápa ölnek meg, mint a cápák.
"Az emberek évente sok-sok millió cápa ölnek meg buta, hamis gyógyászati okokból; cápauszonyleves és minden egyéb, tragikus ok miatt" - mondta Stanhope. A kutatók remélik, hogy tanulmányuk segít több embernek felismerni, mennyire különlegesek ezek az ősi gerincesek.
"Remélem, hogy az emberek felismerik ezen állatok figyelemre méltó, biológiai alkalmazkodását, és ennek következtében nagyobb elismerést fognak vállalni nekik" - mondta Stanhope.
