Z mnoha důvodů by měli být velcí bílí žraloci považováni za superhrdiny žijící v oceánu přírody - jsou to velké a silné, žijí dlouhé životy, mohou si hojit rány pozoruhodně rychle a je dokonce pravděpodobné, že zřídka získají rakovinu. Jak je však možné, že tito starověcí obři mají tolik superhrdinovitých rysů? Vědci nyní učinili velký krok k zodpovězení této otázky dekódováním celého genomu velkého bílého žraloka.
Mezinárodní tým vědců vedený vědci z výzkumného centra Shark Research Foundation a Save Guy Research Institute z New Southeastern University na Floridě sekvenoval genom velkého bílého žraloka (Carcharodon carcharias) a porovnal ji s genomy několika dalších druhů obratlovců. Tým objevil množství neobvyklých genetických charakteristik, které by mohly vysvětlit, proč jsou bílé žraloky superhrdinové (nebo supervillainy, pokud jste baculatí lachtani) moře. Jejich studie byla zveřejněna online v pondělí (18. února) v časopise Sborník Národní akademie věd.
Genetická stabilita je klíčová
Sekvenování genomu bílého žraloka nebylo malým úkolem - genom se skládal ze 4,63 miliard párů bází (molekuly obsahující dusík, které tvoří „příčky“ DNA žebříku), což je asi 1,5krát větší velikost než lidský genom. "Je to docela působivé úsilí," řekl Dovi Kacev, molekulární ekolog a výzkumník mořských molekulárních věd na jihozápadě Střediska pro vědu o rybolovu v Kalifornii, který se studie nezúčastnil.
Téměř 60 procent genomu bílého žraloka se skládalo z opakovaných genetických sekvencí, což je podobné tomu, co je vidět v lidském genomu. Na genomu bílého žraloka bylo zvláštní, že mnohé z těchto opakovaných oblastí jsou kódy pro zvláštní skupinu genů známých jako LINE.
"Ty vytvářejí kopie sebe samých a potom se znovu náhodně vkládají na různá místa v genomu a v procesu dělají dvojvláknové zlomy v DNA, které je třeba opravit," řekl Michael Stanhope, evoluční biolog na Cornell University v New Yorku. . Stanhope studoval spolu s Nicholasem Marrou a Mahmoodem Shivji, biology ochrany přírody na Nové jihovýchodní univerzitě.
Tyto časté přestávky v DNA způsobují nestabilitu genomu, což obvykle vede ke zvýšenému riziku genetických mutací způsobujících problém, které mohou nakonec vést k rakovině. Zdá se však, že bílé žraloky se vyvinuly způsobem, jak se vyhnout takové genomické nestabilitě.
Vědci zjistili, že genom bílého žraloka obsahoval mnoho genů zodpovědných za udržování genetické stability - věci jako geny pro opravu DNA a geny potlačující nádor. A když vědci porovnali geny stability bílých žraloků s analogickými geny v jiných obratlovcích, našli malé změny v genové sekvenci, které naznačují specifický vzorec evoluční adaptace pro tyto geny u bílých žraloků.
"Představte si to jako dolaďování úlohy těchto genů při udržování stability genomu u bílého žraloka," řekl Stanhope.
Lidé spekulovali, že žraloci mají mnohem nižší výskyt rakoviny než jiná zvířata, ale „není tu spousta reálných údajů, které by to s jistotou říkaly,“ řekl Kacev. Bohatá přítomnost speciálně upravených stabilizačních genů by však mohla vysvětlit potenciální rezistenci na rakovinu.
„Pokud chcete zabránit rakovině, musíte si zachovat stabilitu svého genomu,“ řekl Stanhope, což znamená vyhýbat se genetickým mutacím. Hromadění nadměrných mutací vede k rakovině, ale genom žraloka se zdá být speciálně navržen tak, aby tomu zabránil. „To jsou věci, které bychom museli v laboratoři testovat, abychom to opravdu věděli,“ řekl.
Stanhope také upozornil, že zatímco bílí žraloci mohou mít genetickou adaptaci, aby jim zabránili získat rakovinu, to neznamená, že konzumace produktů žraloků by mohla zabránit tomu, aby člověk dostal rakovinu, navzdory tomu, co tvrdí zastánci „alternativní medicíny“.
A jejich další speciální schopnosti…
Genetika může také vysvětlit další z velmocí bílých žraloků: schopnost rychle se uzdravit. Tým objevil několik genů bílých žraloků, o kterých je známo, že hrají důležitou roli v procesech hojení ran obratlovců. A podobně jako geny stability, geny hojení ran v bílém žraloku byly pod stejným druhem pozitivních evolučních selekčních tlaků, což znamená, že počet těchto užitečných znaků má tendenci se zvyšovat.
"Ve srovnání s jinými obratlovci jsme také našli obohacení genů pro hojení ran a genů stability genů u bílých žraloků," řekl Stanhope. Jinými slovy, genom bílého žraloka má vyšší podíl těchto typů genů ve srovnání s tím, co je vidět v jiných genomech obratlovců.
Zatímco tým objevil řadu genů, které mohou být zodpovědné za mnoho super-žraločích schopností velké bílé, existovala jedna vlastnost, kterou genom jasně nezohlednil: citlivý čichač žraloka.
Žraloci jsou známí tím, že mají intenzivní čich, takže vědci očekávali, že najdou četné geny pro čichové receptory (OR), které jsou geny odpovědné za efektivní schovávání ostatních obratlovců. Ale genom bílého žraloka obsahoval výjimečně málo z těchto genů. Výzkumníci místo toho našli jinou kategorii genů, tzv. Vomeronazální geny. Tyto geny mohou být také zapojeny do vnímání pachu, ale obvykle nejsou tak hojné jako OR geny, řekl Stanhope. V genomu bílého žraloka však existuje více než tucet vomeronazálních genů, takže vědci naznačili, že tyto geny možná vyvolávají vnímání vůně u bílého žraloka.
„Stále jsme v místě, kde jsme poškrábali povrch, ale mít tuto sekvenci genomu nám dává výchozí bod pro podrobnější řešení těchto otázek,“ řekl Kacev. Tento výzkum nepochybně pomůže také odpovědět na otázky týkající se jiných druhů, dodal. "Porozumění genomu bílého žraloka není důležité pouze pro bílého žraloka, ale je to lešení nebo skokový bod pro porozumění příbuzným druhům."
Velké bílé žraloky jsou jedním z nejuznávanějších mořských tvorů na světě, ale jejich populace se potýkají s tím, jak je lidé nadále loví ze strachu a chamtivosti. "Lidé mají tyto obrazy, které jsou zobrazeny ve filmech a televizních pořadech, jako tyto zabíječky," řekl Kacev. Skutečností však je, že lidé zabíjejí mnohem více žraloků než žraloci.
"Lidé zabíjejí každý rok mnoho, mnoho milionů žraloků po celém světě z hloupých, falešných medicínských důvodů; pro polévku ze žraločích ploutví a ze všech důvodů, které jsou prostě tragické, opravdu," řekl Stanhope. Vědci doufají, že jejich studie pomůže více lidem uvědomit si, jak zvláštní jsou tito starověcí obratlovci.
"Doufám, že lidé poznají pozoruhodné biologické adaptace těchto zvířat a v důsledku toho pro ně budou více oceněny," řekl Stanhope.
