Veliki beli morski psi bi morali zaradi številnih razlogov veljati za naravne superheroje, ki živijo v oceanih - veliki in močni so, živijo dolga življenja, lahko rane zacelijo izjemno hitro, celo verjetno je, da redko zbolijo za rakom. Toda kako je mogoče, da imajo ti starodavni velikani toliko lastnosti, podobnih superheroju? Znanstveniki so zdaj naredili velik korak k odgovoru na to vprašanje z dekodiranjem celotnega genoma velikega belega morskega psa.
Mednarodna skupina raziskovalcev, ki so jo vodili znanstveniki iz raziskovalnega centra fundacije Save Our Seas in raziskovalnega inštituta Guy Harvey na Univerzi Nova Jugovzhodna država na Floridi, je sekvencirala genom velikega belega morskega psa (Carcharodon carcharias) in ga primerjala z genomi več drugih vrst vretenčarjev. Skupina je odkrila množico nenavadnih genetskih značilnosti, ki bi lahko razložile, zakaj so morski morski psi superjunaki (ali supervillaini, če ste plavut morski lev) morja. Njihova študija je bila objavljena na spletu v ponedeljek (18. februarja) v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences.
Genska stabilnost je ključna
Ločevanje velikega gena belega morskega psa ni bila majhna naloga - genom je bil sestavljen iz 4,63 milijarde baznih parov (molekule, ki vsebujejo dušik, ki sestavljajo "prečke" lestvice DNK), kar je približno 1,5-krat večje od človeškega genoma. "To je precej impresiven napor," je dejal Dovi Kacev, morski molekularni ekolog in raziskovalec Nacionalnega znanstvenega centra za ribištvo za morsko ribištvo v Kaliforniji, ki s študijo ni bil vključen.
Skoraj 60 odstotkov genoma belega morskega psa je bilo sestavljeno iz ponavljajočih se genetskih sekvenc, kar je podobno tistemu, ki je viden v človeškem genomu. Pri genomu belega morskega psa je značilno, da so mnoga od teh ponovljenih regij koda za posebno skupino genov, znano kot LINE.
"Naredijo same kopije in nato naključno znova vstavijo na različnih lokacijah genoma in v tem času naredijo dvokrake prelome DNK, ki jih je treba popraviti," je dejal Michael Stanhope, evolucijski biolog z univerze Cornell v New Yorku . Stanhope je vodil raziskavo z Nicholasom Marro in Mahmoodom Shivjijem, konzervativnim biologom na univerzi Nova jugovzhodna Evropa.
Zaradi pogostih prekinitev DNK je genom nestabilen, kar običajno povzroči večje tveganje za nastanek problemov genetskih mutacij, ki lahko sčasoma privedejo do raka. Vendar se zdi, da so beli morski psi razvili način, kako se izogniti takšni genomski nestabilnosti.
Raziskovalci so ugotovili, da genom belega morskega psa vsebuje veliko genov, ki so odgovorni za ohranjanje genske stabilnosti - stvari, kot so geni, ki popravljajo DNK in geni, ki zavirajo tumorje. In ko so raziskovalci primerjali gene stabilnosti belega morskega psa z analognimi geni pri drugih vretenčarjih, so ugotovili majhne spremembe v genskem zaporedju, ki nakazujejo poseben vzorec evolucijske prilagoditve teh genov pri belih morskih psih.
"Mislite na to, da boste natančno prilagodili vlogo teh genov pri ohranjanju stabilnosti genoma pri belem morskem psu," je dejal Stanhope.
Ljudje ugibajo, da imajo morske pse veliko nižjo stopnjo raka kot druge živali, vendar "ni veliko resničnih podatkov, ki bi to lahko rekli z gotovostjo," je dejal Kacev. Kljub temu bi obilna prisotnost posebej prilagojenih genov za stabilnost lahko pojasnila potencialno odpornost na raka.
"Če želite preprečiti raka, morate ohraniti stabilnost svojega genoma," je dejal Stanhope, kar pomeni izogibanje genetskim mutacijam. Kopičenje odvečnih mutacij vodi do raka, vendar se zdi, da je genom morskih psov posebej zasnovan za preprečevanje tega. "To pa bi morali preizkusiti v laboratoriju, čeprav to resnično vemo," je dejal.
Stanhope je tudi opozoril, da čeprav imajo beli morski psi lahko genetsko prilagoditev, da preprečijo, da bi zboleli za rakom, to še ne pomeni, da lahko uživanje izdelkov morskih psov človeku prepreči raka, kljub temu, kar trdijo zagovorniki "alternativne medicine".
In njihove druge posebne sposobnosti ...
Genetika lahko pojasni še eno od velesil belega morskega psa: sposobnost hitrega celjenja. Skupina je odkrila več genov belega morskega psa, za katere je znano, da igrajo pomembno vlogo pri procesih celjenja ran na vretenčarjih. In podobno kot geni za stabilnost so bili tudi geni za celjenje ran v belem morskem psu pod istim pritiskom evolucijske selekcije, kar pomeni, da se število teh koristnih lastnosti povečuje.
"V belem morskem psu smo našli tudi obogatitev genov za gene za celjenje ran in gensko stabilnost v primerjavi z drugimi vretenčarji," je dejal Stanhope. Z drugimi besedami, genom belega morskega psa ima večji delež teh vrst genov v primerjavi z genomi vretenčarjev.
Medtem ko je ekipa odkrila številne gene, ki so lahko odgovorni za številne sposobnosti super-morskih psov velikega belega, je bila ena značilnost, ki je genoma ni razumel: morski pes, ki je občutljiv.
Morski psi so znani po občutku vonja, zato so raziskovalci pričakovali, da bodo našli številne gene vonja (OR), ki so geni, odgovorni za učinkovite šnoze drugih vretenčarjev. Toda genom belega morskega psa je vseboval izjemno malo teh genov. Raziskovalci so namesto tega ugotovili drugo kategorijo genov, imenovano vomeronazalni geni. Ti geni so lahko vključeni tudi v zaznavanje vonja, vendar običajno niso tako obilni kot geni ALI, je dejal Stanhope. Vendar pa je v genomu belega morskega psa več kot ducat vomeronazalnih genov, zato so raziskovalci namigovali, da morda ti geni poganjajo vonj po belem morskem psu.
"Še vedno smo tu na mestu, kjer se opraskamo po površini, vendar imamo to zaporedje genomov izhodišče za podrobnejše obravnavanje teh vprašanj," je dejal Kacev. Ta raziskava bo nedvomno pomagala odgovoriti tudi na vprašanja o drugih vrstah, je dodal. "Razumevanje genoma belega morskega psa ni pomembno le za belega morskega psa, ampak je to oder ali odskočna točka za razumevanje sorodnih vrst."
Veliki beli morski psi so eno najbolj priznanih morskih bitij na svetu, vendar se njihova populacija bori, ko jih ljudje še naprej lovijo iz strahu in pohlepa. "Ljudje imajo te slike, ki so prikazane v filmih in TV oddajah, kot da so to ubijalski stroji," je dejal Kacev. Vendar je resničnost, da ljudje ubijejo veliko več morskih psov kot morski psi.
"Ljudje vsako leto po vsem svetu ubijejo veliko, več milijonov morskih psov iz neumnih, ponarejenih medicinskih razlogov; za juho iz plavuti morskega psa in vse vrste vzrokov, ki so ravno tragični," je dejal Stanhope. Raziskovalci upajo, da njihova raziskava pomaga večim ljudem spoznati, kako posebni so ti starodavni vretenčarji.
"Upam, da bodo ljudje prepoznali izjemne, biološke prilagoditve teh živali in posledično jih še bolj cenili," je dejal Stanhope.
