Daudzu iemeslu dēļ lielās baltās haizivis jāuzskata par dabas okeānā dzīvojošajiem supervaroņiem - viņi ir lieli un spēcīgi, dzīvo ilgu mūžu, var brūces dziedēt ievērojami ātri, un ir pat iespējams, ka viņi reti saslimst ar vēzi. Bet kā tas ir iespējams, ka šiem senajiem milžiem ir tik daudz supervaronim līdzīgu īpašību? Zinātnieki tagad ir spēruši lielu soli uz atbildi uz šo jautājumu, atkodējot visu lielās balto haizivju genomu.
Starptautiska pētnieku grupa, kuru vadīja zinātniski pētnieciskā centra Save the Seas Shark Research Center un Guy Harvey pētniecības institūts Novas Dienvidaustrumu universitātē Floridā, secēja lielās baltās haizivis (Carcharodon carcharias) un salīdzināja to ar vairāku citu mugurkaulnieku sugu genomiem. Komanda atklāja daudz neparastu ģenētisko īpašību, kas varētu izskaidrot, kāpēc baltās haizivis ir jūras supervaroņi (vai supervillaini, ja esat briest jūras lauva). Viņu pētījums tika publicēts tiešsaistē pirmdien (18. februārī) žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ģenētiskā stabilitāte ir galvenā
Lielā balto haizivju genoma sekvencēšana nebija mazs uzdevums - genomu veidoja 4,63 miljardi bāzes pāru (slāpekli saturošas molekulas, kas veido DNS kāpnes "pakāpienus"), kas ir aptuveni 1,5 reizes lielāks par cilvēka genomu. "Tas ir diezgan iespaidīgs darbs," sacīja Dovi Kacevs, jūras molekulārais ekologs un Nacionālā jūras zvejniecības dienesta Dienvidrietumu zivsaimniecības zinātnes centra pētnieks Kalifornijā, kurš nebija iesaistīts pētījumā.
Gandrīz 60 procentus balto haizivju genoma sastāvēja no atkārtotām ģenētiskām sekvencēm, kas ir līdzīgs tam, kas redzams cilvēka genomā. Balto haizivju genomā īpašs bija tas, ka daudzi no šiem atkārtotajiem reģioniem ir kodi īpašai gēnu grupai, kas pazīstama kā LINE.
"Viņi paši izgatavo kopijas un pēc tam nejauši atkārtoti ievieto dažādās genoma vietās, un procesa laikā viņi veic divpusējus pārtraukumus DNS, kas ir jālabo," sacīja Maikls Stenhops, evolūcijas biologs Kornela universitātē Ņujorkā. . Stenhope pētījumu vadīja kopā ar Nikolaju Marru un Mahmudu Šivji, Novas Dienvidaustrumu universitātes saglabāšanas biologiem.
Šie biežie DNS pārtraukumi padara genomu nestabilu, kas parasti rada lielāku problēmu izraisošu ģenētisko mutāciju risku, kas galu galā var izraisīt vēzi. Bet baltās haizivis, šķiet, ir izstrādājušas veidu, kā izvairīties no šādas genoma nestabilitātes.
Pētnieki atklāja, ka balto haizivju genomā ir daudz gēnu, kas atbild par ģenētiskās stabilitātes uzturēšanu - tādas lietas kā DNS atjaunojošie gēni un audzēju nomācošie gēni. Un, kad pētnieki salīdzināja balto haizivju stabilitātes gēnus ar analogiem gēniem citos mugurkaulniekos, viņi atrada nelielas izmaiņas gēnu secībā, kas liek domāt par īpašu gēnu evolūcijas adaptācijas modeli baltajās haizivīs.
"Padomājiet par šo gēnu nozīmes precizēšanu baltā haizivs genoma stabilitātes uzturēšanā," sacīja Stenhope.
Cilvēki ir sprieduši, ka haizivīm ir daudz zemāks vēža līmenis nekā citiem dzīvniekiem, taču "nav daudz reālu datu, lai to droši pateiktu", sacīja Kacevs. Neskatoties uz to, īpaši adaptēto stabilitātes gēnu klātbūtne varētu izskaidrot iespējamo vēža rezistenci.
"Ja vēlaties novērst vēzi, jums jāsaglabā sava genoma stabilitāte," sacīja Stenhope, kas nozīmē izvairīties no ģenētiskām mutācijām. Pārmērīgu mutāciju uzkrāšanās noved pie vēža, bet haizivs genoms šķiet īpaši izveidots, lai to novērstu. "Šīs ir lietas, kuras mums tomēr būtu jāpārbauda laboratorijā, lai patiešām zinātu," viņš teica.
Stenhope arī brīdināja, ka, lai arī baltajām haizivīm var būt ģenētiska adaptācija, lai neļautu tām saslimt ar vēzi, tas nenozīmē, ka haizivju produktu lietošana varētu kavēt cilvēku saslimt ar vēzi, neskatoties uz to, ko var apgalvot "alternatīvās medicīnas" piekritēji.
Un viņu citas īpašās spējas…
Ģenētika var izskaidrot arī vēl vienu no balto haizivju lielvarām: spēju ātri dziedēt. Komanda atklāja vairākus balto haizivju gēnus, par kuriem, kā zināms, ir liela nozīme mugurkaulnieku brūču sadzīšanas procesos. Un līdzīgi kā stabilitātes gēniem, arī balto haizivju brūču dziedināšanas gēniem bija tāda paša veida pozitīvs evolūcijas atlases spiediens, kas nozīmē, ka ir tendence šo labvēlīgo īpašību skaitam pieaugt.
"Baltā haizivī mēs arī atradām gan brūču dzīšanas, gan genoma stabilitātes gēnu bagātināšanu, salīdzinot ar citiem mugurkaulniekiem," sacīja Stenhope. Citiem vārdiem sakot, balto haizivju genomā ir lielāks šāda veida gēnu īpatsvars, salīdzinot ar citiem mugurkaulnieku genomiem.
Kamēr komanda atklāja vairākus gēnus, kas, iespējams, ir atbildīgi par daudzajām balto balto super-haizivju spējām, bija viena īpašība, kuru genoms skaidri neizrādīja: haizivs jutīgais snifferis.
Haizivīm ir zināms, ka tām ir izteikta oža, tāpēc pētnieki gaidīja, ka atradīs daudzus ožas receptoru (OR) gēnus, kas ir gēni, kas atbild par citu mugurkaulnieku efektīvajām šnozēm. Bet balto haizivju genomā bija ārkārtīgi maz šo gēnu. Tas, ko pētnieki atrada, bija vēl viena gēnu kategorija, ko sauca par vomeronasal gēniem. Šie gēni var būt iesaistīti arī ožas uztverē, taču parasti tie nav tik bagātīgi kā OR gēni, sacīja Stenhope. Tomēr balto haizivju genomā ir vairāk nekā duci vomeronasal gēnu, tāpēc pētnieki ierosināja, ka varbūt šie gēni stimulē smaku uztveri baltajā haizivī.
"Mēs joprojām atrodamies vietā, kur mēs skrāpējam virsmu, bet, ja mums ir šī genoma secība, tas dod mums sākumpunktu šo jautājumu risināšanai sīkāk," sacīja Kacevs. Šis pētījums neapšaubāmi palīdzēs atbildēt arī uz jautājumiem par citām sugām, viņš piebilda. "Izpratne par balto haizivju genomu ir svarīga ne tikai baltajai haizivai, bet tā ir arī sastatne vai nolaišanās vieta, lai izprastu radniecīgās sugas."
Lieliskās baltās haizivis ir viena no pasaulē atzītākajām jūras radībām, taču to populācijas cīnās, jo cilvēki turpina medīt no bailēm un alkatības. "Cilvēkiem ir šie attēli, kas attēloti filmās un TV šovos kā šīs nogalināšanas mašīnas," sacīja Kacevs. Tomēr realitāte ir tāda, ka cilvēki nogalina daudz vairāk haizivju nekā haizivis nogalina cilvēkus.
"Cilvēki katru gadu visā pasaulē muļķo daudzus, daudzus miljonus haizivju muļķīgu, viltotu zāļu dēļ; haizivju spuras zupas un visu veidu iemeslu dēļ, kas patiešām ir tikai traģiski," sacīja Stenhope. Pētnieki cer, ka viņu pētījums palīdz vairāk cilvēku saprast, cik īpaši šie senie mugurkaulnieki ir.
"Es ceru, ka cilvēki atzīst šo dzīvnieku ievērojamo, bioloģisko adaptāciju un rezultātā viņiem ir lielāks novērtējums," sacīja Stenhope.
