Monista syistä suuria valkoisia haita on pidettävä luonnon valtameressä asuvina supersankarina - ne ovat suuria ja vahvoja, elävät pitkään, voivat parantaa haavansa huomattavasti nopeasti, ja on jopa todennäköistä, että he saavat harvoin syöpää. Mutta kuinka on mahdollista, että näillä muinaisilla jättiläisillä on niin paljon superhero-tyyppisiä piirteitä? Tutkijat ovat nyt ottaneet suuren askeleen kohti vastausta tähän kysymykseen dekoodaamalla suuren valkoisen hain koko genomin.
Kansainvälinen tutkijaryhmä, jota johtavat Save Our Seas Foundation -hain tutkimuskeskuksen ja Floridan Kaakkois-yliopiston Guy Harvey-tutkimuslaitoksen tutkijat, sekvensoi suuren valkoisen hain (Carcharodon carcharias) ja vertasi sitä useiden muiden selkärankaisten lajien genomiin. Ryhmä löysi paljon epätavallisia geneettisiä ominaisuuksia, jotka saattavat selittää, miksi valkoiset hait ovat meren supersankarit (tai supervillaiset, jos olet tyttö merileijona). Heidän tutkimuksensa julkaistiin verkossa maanantaina (18. helmikuuta) lehdessä Proceedings of the National Academy of Sciences.
Geneettinen stabiilisuus on avain
Valkoisen hain genomin sekvensointi ei ollut pieni tehtävä - perimä koostui 4,63 miljardista emäsparista (typpeä sisältävät molekyylit, jotka muodostavat DNA-tikkaiden "rungot"), mikä on noin 1,5-kertainen ihmisen genomiin. "Se on melko vaikuttavaa ponnistelua", sanoi Dovi Kacev, Kalifornian kansallisen merikalastuspalvelun lounaisen kalatalouslaitoksen tutkija, meri-molekyyliökologi ja tutkija, joka ei ollut mukana tutkimuksessa.
Lähes 60 prosenttia valkoisen hain genomista koostui toistuvista geenisekvensseistä, mikä on samanlainen kuin mitä ihmisen genomissa havaitaan. Valkohain genomissa on erityistä se, että monet näistä toistuvista alueista ovat koodeja erityiselle geeniryhmälle, joka tunnetaan nimellä LINE.
"Ne tekevät kopioita itsestään ja asettuvat sitten uudelleen satunnaisesti genomin eri paikoissa. Prosessin aikana ne tekevät kaksijuosteisia katkoksia parannettavaan DNA: hon", kertoi New Yorkin Cornellin yliopiston evoluutiobiologi Michael Stanhope. . Stanhope johti tutkimusta yhdessä Nova Southeastern Universityn säilyttämisbiologien Nicholas Marran ja Mahmood Shivjin kanssa.
Nämä usein esiintyvät DNA-taukot tekevät genomista epävakaan, mikä johtaa tyypillisesti suurempaan ongelma aiheuttavien geneettisten mutaatioiden riskiin, jotka voivat lopulta johtaa syöpään. Mutta valkoiset hait näyttävät olevan kehittäneet tavan välttää tällaista genomista epävakautta.
Tutkijat havaitsivat, että valkoisen hain genomi sisälsi paljon geenejä, jotka vastaavat geneettisen stabiilisuuden ylläpitämisestä - kuten DNA: n korjausgeenit ja tuumoria tukahduttavat geenit. Ja kun tutkijat vertasivat valkoisen hain stabiilisuusgeenejä muiden selkärankaisten analogisten geenien kanssa, he löysivät pieniä muutoksia geenisekvenssissä, jotka viittaavat spesifiseen evoluutiosopeutumismalliin näille geeneille valkoisissa haissa.
"Ajattele sitä näiden geenien roolin hienosäätämisessä valkoisen hain genomien vakauden ylläpitämisessä", Stanhope sanoi.
Ihmiset ovat spekuloineet, että hailla on paljon vähäisempi syöpä kuin muilla eläimillä, mutta "ei ole paljon todellista tietoa sanottaviksi varmuudella", Kacev sanoi. Siitä huolimatta erityisesti sopeutuneiden stabiilisuusgeenien runsas läsnäolo voisi selittää mahdollisen syöpäresistenssin.
"Jos haluat estää syöpää, sinun on ylläpidettävä genomisi vakautta", Stanhope sanoi, mikä tarkoittaa geneettisten mutaatioiden välttämistä. Ylimääräisten mutaatioiden kertyminen johtaa syöpään, mutta hain genomi näyttää erityisesti suunniteltu estämään sitä. "Nämä ovat asioita, jotka meidän on kuitenkin testattava laboratoriossa, jotta todella tiedämme", hän sanoi.
Stanhope varoitti myös, että vaikka valkoisilla hailla saattaa olla geneettinen sopeutuminen estämään heitä saamasta syöpää, se ei tarkoita, että haituotteiden kuluttaminen voisi estää ihmistä saamasta syöpää huolimatta siitä, mitä "vaihtoehtoisen lääketieteen" kannattajat voivat väittää.
Ja heidän muita erityisiä kykyjään ...
Genetiikka voi myös selittää toisen valkoisen hain supervoiman: kyvyn parantaa nopeasti. Ryhmä löysi useita valkoisen hain geenejä, joilla tiedetään olevan tärkeä rooli selkärankaisten haavojen paranemisprosesseissa. Ja kuten stabiilisuusgeeneissä, valkoisen hain haavan paranemisgeenit olivat samanlaisissa positiivisissa evoluutiopaineissa, mikä tarkoittaa, että näiden hyödyllisten ominaisuuksien lukumäärällä on taipumus kasvaa.
"Havaitsimme myös valkoisen hain geenien rikastumisen sekä haavan paranemisen että perimän stabiilisuuden geeneihin verrattuna muihin selkärankaisiin", Stanhope sanoi. Toisin sanoen valkoisen hain genomissa on suurempi osuus tällaisista geeneistä verrattuna muihin selkärankaisten genomiin.
Vaikka joukkue löysi joukon geenejä, jotka saattavat olla vastuussa monien suurten valkoisten superhain kyvyistä, oli yksi ominaisuus, jota genomi ei selvästikään huomioinut: hain herkkä haistaja.
Hailla tiedetään olevan kiihkeä hajuaisti, joten tutkijoiden odotettiin löytävänsä lukuisia hajureseptori (OR) -geenejä, jotka ovat geenejä, jotka vastaavat muiden selkärankaisten tehokkaasta niveltulehduksesta. Mutta valkoisen hain genomi sisälsi poikkeuksellisen vähän näistä geeneistä. Mitä tutkijat sen sijaan löysivät, oli toinen geeniluokka, nimeltään vomeronasaligeenit. Nämä geenit voivat myös olla mukana hajun havainnoinnissa, mutta ne eivät yleensä ole niin runsas kuin TAI-geenit, Stanhope sanoi. Valkohain genomissa on kuitenkin yli tusinaa vomeronasaaligeeniä, joten tutkijat ehdottivat, että ehkä nämä geenit ohjaavat haiden havaitsemista valkoisessa haissa.
"Olemme vielä tässä vaiheessa, jossa naarmutamme pintaa, mutta tämän genomisekvenssin saaminen antaa meille lähtökohdan käsitellä näitä kysymyksiä yksityiskohtaisemmin", Kacev sanoi. Tutkimus auttaa epäilemättä myös muihin lajeihin liittyviin kysymyksiin, hän lisäsi. "Valkoisen hain genomin ymmärtäminen ei ole tärkeätä vain valkoiselle haille, mutta se on myös teline tai hyppäämiskohta läheisten lajien ymmärtämiseksi."
Suuret valkoiset hait ovat yksi maailman tunnetuimmista merieläimistä, mutta niiden populaatiot kamppailevat, kun ihmiset jatkavat metsästämistä pelosta ja ahneudesta. "Ihmisillä on nämä kuvat, jotka on kuvattu elokuvissa ja televisio-ohjelmissa näiden tappaavina koneina", Kacev sanoi. Todellisuus on kuitenkin, että ihmiset tappavat paljon enemmän haita kuin hait tappavat ihmiset.
"Ihmiset tappavat monia, miljoonia haita vuosittain ympäri maailmaa typeräistä, väärennetyistä lääketieteellisistä syistä; hain eipä keitosta ja kaikenlaisista syistä, jotka ovat todella traagisia", Stanhope sanoi. Tutkijat toivovat heidän tutkimuksensa auttavan enemmän ihmisiä ymmärtämään, kuinka erityiset nämä muinaiset selkärankaiset ovat.
"Toivon, että ihmiset tunnustavat näiden eläinten merkittävät, biologiset mukautukset ja sen seurauksena arvostavat niitä paremmin", Stanhope sanoi.
