Din o multitudine de motive, marele rechini albi ar trebui să fie considerați supereroii care locuiesc în natură - sunt mari și puternici, trăiesc vieți îndelungate, își pot vindeca rănile în mod remarcabil de rapid și este chiar posibil ca rareori să facă cancer. Dar cum este posibil ca acești giganți antici să aibă atât de multe trăsături asemănătoare supereroilor? Oamenii de știință au făcut acum un pas major spre a răspunde la această întrebare prin decodarea întregului genom al marelui rechin alb.
O echipă internațională de cercetători condusă de oameni de știință de la Centrul de cercetare a rechinilor Save Our Seas Foundation și Guy Harvey Research Institute din Nova Southeastern University din Florida a secvențiat genomul marelui rechin alb (Carcharodon carcharias) și l-a comparat cu genomele altor câteva specii de vertebrate. Echipa a descoperit o multitudine de caracteristici genetice neobișnuite care ar putea explica de ce rechinii albi sunt supereroii (sau supraveghetorii, dacă ești un leu de mare plin) al mării. Studiul lor a fost publicat online luni (18 februarie) în revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Stabilitatea genetică este esențială
Secvențializarea marelui genom al rechinului alb nu a fost o sarcină mică - genomul a constat în 4,63 miliarde de perechi de baze (molecule care conțin azot care alcătuiesc „treptele” scării ADN), care este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât genomul uman. „Este un efort impresionant”, a spus Dovi Kacev, un ecologist molecular marin și cercetător la Centrul Național de Științe pentru Pescuit din Sud-Vestul Serviciilor Naționale pentru Pescuit din California, care nu a fost implicat în studiu.
Aproape 60 la sută din genomul rechinului alb a constat din secvențe genetice repetate, ceea ce este similar cu cele observate în genomul uman. Ceea ce este special în genomul rechinului alb a fost faptul că multe dintre acele regiuni repetate sunt coduri pentru un grup special de gene cunoscut sub numele de LINE.
„Acestea fac copii ale lor și apoi se reintroduc la întâmplare în diferite locații ale genomului, iar în procesul fac pauze duble catenele în ADN-ul care trebuie reparate”, a spus Michael Stanhope, biolog în evoluție la Universitatea Cornell din New York . Stanhope co-a condus studiul cu Nicholas Marra și Mahmood Shivji, biologi conservatori la Universitatea Nova Southeastern.
Aceste rupturi frecvente în ADN fac ca genomul să fie instabil, ceea ce duce în mod obișnuit la un risc mai mare de mutații genetice care provoacă probleme, care în cele din urmă pot duce la cancer. Dar rechinii albi par să fi evoluat o modalitate de a evita o asemenea instabilitate genomică.
Cercetătorii au descoperit că genomul rechinului alb conținea o mulțime de gene responsabile pentru menținerea stabilității genetice - lucruri precum genele de reparare a ADN-ului și genele care suprimă tumorile. Iar când cercetătorii au comparat genele de stabilitate ale rechinului alb cu genele analoge la alte vertebrate, au descoperit mici modificări în secvența genelor care sugerează un model specific de adaptare evolutivă pentru aceste gene la rechinii albi.
"Gândiți-vă la acesta ca la reglarea fină a rolului acestor gene în menținerea stabilității genomului la rechinul alb", a spus Stanhope.
Oamenii au speculat că rechinii au o rată de cancer mult mai mică decât alte animale, dar „nu există o mulțime de date reale care să spună asta cu certitudine”, a spus Kacev. Cu toate acestea, prezența abundentă a genelor de stabilitate special adaptate ar putea explica potențialele rezistențe la cancer.
„Dacă doriți să preveniți cancerul, trebuie să mențineți stabilitatea genomului vostru”, a spus Stanhope, ceea ce înseamnă să evitați mutațiile genetice. O acumulare de mutații în exces duce la cancer, dar genomul rechinului este conceput special pentru a preveni acest lucru. „Acestea sunt lucruri pe care ar trebui să le testăm în laborator, însă, pentru a ști cu adevărat”, a spus el.
De asemenea, Stanhope a avertizat că, deși rechinii albi ar putea avea o adaptare genetică pentru a-i împiedica să facă cancer, asta nu înseamnă că consumul de produse de rechin ar putea împiedica un om să facă cancer, în ciuda a ceea ce pot susține susținătorii „medicinii alternative”.
Și celelalte abilități speciale ale lor ...
Genetica poate explica și o altă dintre superputerile rechinului alb: capacitatea de a se vindeca rapid. Echipa a descoperit mai multe gene de rechin alb despre care se știe că joacă roluri importante în procesele de vindecare a rănilor vertebrate. Și, similar genelor de stabilitate, genele de vindecare a rănilor din rechinul alb au fost sub același fel de presiuni evolutive pozitive de selecție, ceea ce înseamnă că există o tendință de creștere a numărului acestor trăsături benefice.
„Am găsit, de asemenea, o îmbogățire a genelor atât pentru vindecarea rănilor cât și pentru gene de stabilitate a genomului la rechinul alb, comparativ cu alte vertebrate”, a spus Stanhope. Cu alte cuvinte, genomul rechinului alb are o proporție mai mare din aceste tipuri de gene în comparație cu ceea ce se vede în alte genomuri vertebrate.
În timp ce echipa a descoperit o serie de gene care ar putea fi responsabile pentru multe dintre abilitățile super-rechin al marelui alb, a existat o caracteristică care nu a fost explicată în mod clar de genom: snifferul sensibil al rechinului.
Rechinii sunt cunoscuți pentru că au un simț puternic al mirosului, astfel că cercetătorii se așteaptă să găsească numeroase gene receptor olfactiv (OR), care sunt genele responsabile pentru schnozele eficiente ale altor vertebrate. Dar genomul rechinului alb conținea în mod excepțional puține dintre aceste gene. Ceea ce au descoperit cercetătorii în schimb a fost o altă categorie de gene, numite gene vomeronasale. Aceste gene pot fi implicate și în percepția mirosului, dar în mod normal nu sunt la fel de abundente ca genele OR, a spus Stanhope. În genomul rechinului alb, cu toate acestea, există mai mult de zeci de gene vomeronasale, astfel încât cercetătorii au sugerat că poate acele gene determină percepția mirosului în rechinul alb.
"Suntem încă într-un moment aici unde zgâriem suprafața, dar faptul că această secvență de genom ne oferă un punct de plecare pentru a aborda aceste detalii mai detaliat", a spus Kacev. Această cercetare va ajuta fără îndoială să răspundă la întrebări despre alte specii, de asemenea, a adăugat el. "Înțelegerea genomului rechinului alb nu este importantă doar pentru rechinul alb, dar este un eșafod sau un punct de sărituri pentru a înțelege speciile înrudite."
Marii rechini albi sunt una dintre cele mai bine recunoscute creaturi marine din lume, dar populațiile lor se luptă în timp ce oamenii continuă să le vâneze din frică și lăcomie. „Oamenii au aceste imagini care sunt descrise în filme și emisiuni TV ca fiind aceste mașini ucigătoare”, a spus Kacev. Cu toate acestea, realitatea este că oamenii ucid mult mai mulți rechini decât rechinii ucid oamenii.
„Oamenii ucid în fiecare an mulți, multe milioane de rechini din toată lumea din motive stupide și false de medicamente; din supa de aripioare de rechin și de tot felul de motive care sunt doar tragice”, a spus Stanhope. Cercetătorii speră că studiul lor ajută mai mulți oameni să își dea seama cât de speciali sunt aceste vertebrate antice.
"Sper ca oamenii să recunoască adaptările biologice remarcabile ale acestor animale și, în consecință, să aibă o apreciere mai mare pentru ele", a spus Stanhope.
