Вчені знайшли відповідь на питання, чому акули живуть 400 років
Гренландська акула (Somniosus microcephalus) — одне з довгоживучих хребетних на планеті, її особини живуть до 400 років і навіть довше. Японські вчені вперше склали хромосомний геном гренландської акули і виявили при цьому генетичні мутації, які можуть пояснити виняткове довголіття цієї тварини, її стійкість до хвороб та здатність виживати в екстремальних умовах глибоководдя.
Гренландські акули мешкають у Північній Атлантиці та Арктиці, виростаючи за своє довге життя до шести метрів у довжину та набираючи масу понад 1,4 тонни. Неймовірна тривалість життя цих дивовижних тварин була підтверджена шляхом радіовуглецевого аналізу кришталика ока, що дозволяє встановити точний вік живої істоти.
Враховуючи вкрай повільний темп зростання — лише близько одного сантиметра на рік — вчені давно підозрювали, що гренландські акули мають унікальні біологічні механізми, які забезпечують їх довголіття. Проте донедавна генетична основа цього явища залишалася невивченою.
В одного з вивчених екземплярів вік становив понад 400 років
Дослідники з Токійського університету зібрали генетичний матеріал у самки гренландської акули, впійманої у архіпелагу Шпіцберген. У тварини взяли зразки крові і тканини плавника, після чого акулу повернули в природне місце існування. За допомогою сучасних методів секвенування було отримано високоточну хромосомну карту геному, який виявився надзвичайно великим — близько 5,9 мільярда пар основ. Аналіз виявив 37125 генів, що кодують білки, а також значне розширення кількості генів, що регулюють роботу імунної системи та процеси клітинного захисту.
Порівняльний аналіз з іншими видами акул виявив 549 збільшених груп та 1461 зменшену групу генів. Зокрема, вчені виявили підвищену активність генів, що регулюють сигнальний шлях NF-κB, який відіграє ключову роль у захисті клітин, запальних реакціях та контролі над запрограмованою клітинною загибеллю. Серед них особливу увагу фахівців привернули сімейства TNF, TLR і LRRFIP, копій яких у гренландської акули виявилося значно більше, ніж у менших родичів.
Крім того, були знайдені ознаки позитивного відбору в генах, пов’язаних з пригніченням раку, таких як FOXF2, FSCN1 та MAD2L1BP. Ці гени беруть участь у регуляції пухлинного середовища, міграції клітин та стабільності хромосом, що вказує на їх можливу роль у захисті організму акули від онкологічних захворювань.
Пристосовуючись до життя на великих глибинах, гренландські акули придбали, крім іншого, специфічні мутації, які впливають на їх зір. Вчені виявили, що ген родопсину (RHO) цієї акули містить амінокислотні заміни, що відповідають спектральному зрушенню в бік синього світла. Ця адаптація є типовою для глибоководних істот, вона дозволяє їм краще бачити в умовах слабкого освітлення.
При цьому популярний стереотип про те, що у гренландських акул поганий зір вчені спростували: у ході польових спостережень виявилося, що акули реагують на підводне освітлення та рухи.
Додатково дослідники порівняли генетичну історію гренландської акули з її найближчим родичем – тихоокеанською сплячою акулою (Somniosus pacificus). Виявилося, що чисельність популяції гренландської акули в довгостроковій перспективі поступово знижувалась, тоді як популяція її тихоокеанського родича пережила демографічну кризу, але потім почала відновлюватися. Глибокий аналіз генетичного розмаїття вказує на епізоди близькоспоріднених схрещувань у гренландських акул, які можуть становити загрозу їх популяції у майбутньому.
Дослідження не тільки дозволило вченим дізнатися більше про еволюцію цих унікальних акул-довгожителів, а може стати основою для збереження образу. Через повільний ріст і пізнє дозрівання — статевої зрілості ці акули досягають лише після 150 років — вони вкрай уразливі перед виловом та змінами навколишнього середовища. Розробка заходів щодо захисту їх популяції стає дедалі актуальною.
Також дослідження допомогло розкрити деякі механізми старіння, які можуть бути однаковими у різних хребетних, включаючи людину. Знайдені вченими генетичні адаптації акул до довголіття, регенерації та опірності хворобам можуть стати основою для майбутніх досліджень у галузі біомедицини та геронтології.