Большая белая акула — одно из самых узнаваемых морских существ на Земле, вызывающее широкое общественное восхищение и внимание средств массовой информации.
Эта акула обладает внушительными физическими характеристиками, включая ее большой размер и вес (до 6 метров и 2000 килограмм) и может погружаться на глубину почти 1200 метров. Кроме того, большие белые акулы находятся под угрозой вымирания, учитывая их относительно низкое количество в мировых океанах.
В качестве важного научного шага для понимания биологии этого культового хищника и акул в целом, весь геном белой акулы был детально расшифрован.
Команда исследователей, возглавляемая учеными из университета NSU, исследовательского центра по акулам и научно-исследовательского института Ги Харви (GHRI), завершила расшифровку генома белой акулы и сравнила его с геномами от множества других позвоночных, включая гигантскую китовую акулу и людей.
Расшифровка генома белой акулы показала не только его огромный размер — в полтора раза превышающий размер человеческого генома — но также и множество генетических изменений, которые могут быть причиной эволюционного успеха этих крупных и долгоживущих акул.
Исследователи обнаружили поразительные случаи специфических изменений последовательности ДНК, указывающих на молекулярную адаптацию (также известную как положительный отбор) в многочисленных генах, играющих важную роль в поддержании стабильности генома — механизмов генетической защиты, которые противодействуют накоплению повреждений ДНК вида, тем самым сохранение целостности генома.
Эти адаптивные изменения последовательности были обнаружены в генах, тесно связанных с репарацией ДНК, реакцией повреждения ДНК и устойчивостью к повреждению ДНК, среди других генов. Общеизвестно, что противоположное явление — нестабильность генома, которая является результатом накопленного повреждения ДНК, — предрасполагает людей к многочисленным раковым и возрастным заболеваниям.
Также следует отметить, что геном белой акулы содержал очень большое количество «прыгающих генов» или транспозонов, и в этом случае особый тип, известный как LINE. Фактически это одна из самых высоких пропорций LINE (почти 30%), обнаруженных у позвоночных на сегодняшний день.
Кроме того, многие из генов стабильности генома белой акулы были также обнаружены у китовой акулой.
Открытие, что у китовой акулы также были ключевые адаптации стабильности генома, было значительным, потому что теоретически риск развития рака должен увеличиваться как с количеством клеток (размер тела), так и с продолжительностью жизни организма — существует статистическая поддержка связи размера тела и риска рака внутри вида.
Вопреки ожиданиям, очень крупные животные не болеют раком чаще, чем люди, что говорит о том, что они развили превосходные способности к защите от рака. Генетические инновации, обнаруженные в генах стабильности генома у белой и китовой акулы, могут быть адаптациями, способствующими эволюции их больших тел и продолжительности жизни.
«Расшифровка генома белой акулы дает науке новый набор ключей для раскрытия загадок об этих высших хищниках — почему акулы процветали в течение примерно 500 миллионов лет, дольше, чем любые позвоночные животные на Земле» — говорят исследователи.
Nicholas J. Marra el al., «White shark genome reveals ancient elasmobranch adaptations associated with wound healing and the maintenance of genome stability,» PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1819778116