Af mange årsager bør store hvide hajer betragtes som naturens superhelte i havet - de er store og stærke, lever lange liv, kan helbrede deres sår bemærkelsesværdigt hurtigt, og det er endda sandsynligt, at de sjældent får kræft. Men hvordan er det muligt, at disse gamle giganter har så mange superheltlignende træk? Forskere har nu taget et stort skridt hen imod besvarelse af dette spørgsmål ved at afkode hele genomet til den store hvide haj.
Et internationalt team af forskere ledet af forskere ved Save Our Seas Foundation Shark Research Center og Guy Harvey Research Institute ved Nova Southeastern University i Florida sekventerede genomet til den store hvide haj (Carcharodon carcharias) og sammenlignede det med genomerne fra flere andre hvirveldyrarter. Holdet opdagede et væld af usædvanlige genetiske egenskaber, der muligvis kan forklare, hvorfor hvide hajer er superheltene (eller supervillainer, hvis du er en fyldig havløve) i havet. Deres undersøgelse blev offentliggjort online mandag (18. februar) i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.
Genetisk stabilitet er nøglen
Sekventering af det store hvide haj genom var ingen lille opgave - genomet bestod af 4,63 milliarder basepar (de nitrogenholdige molekyler, der udgør DNA-stigenes "tråde"), som er ca. 1,5 gange størrelsen af det menneskelige genom. "Det er en ganske imponerende indsats," sagde Dovi Kacev, en marin molekylær økolog og forsker ved National Marine Fisheries Services Southwest Fisheries Science Center i Californien, som ikke var involveret i undersøgelsen.
Næsten 60 procent af det hvide haj genom bestod af gentagne genetiske sekvenser, hvilket svarer til det, der ses i det menneskelige genom. Det specielle ved det hvide haj genom var, at mange af de gentagne regioner er koder for en speciel gruppe af gener, der er kendt som LINE'er.
"Disse laver kopier af sig selv og indsættes derefter tilfældigt igen på forskellige steder i genomet, og i processen foretager de dobbeltstrengede pauser i det DNA, der skal repareres," sagde Michael Stanhope, en evolutionær biolog ved Cornell University i New York . Stanhope ledede undersøgelsen sammen med Nicholas Marra og Mahmood Shivji, bevaringsbiologer ved Nova Southeastern University.
Disse hyppige pauser i DNA'et gør genomet ustabilt, hvilket typisk fører til en højere risiko for problemfremkaldende genetiske mutationer, der i sidste ende kan føre til kræft. Men hvide hajer synes at have udviklet sig en måde at undgå sådan genomisk ustabilitet.
Forskerne fandt, at det hvide haj genom indeholdt en masse gener, der var ansvarlige for at opretholde genetisk stabilitet - ting som DNA-reparationsgener og tumorundertrykkende gener. Og når forskerne sammenlignede hvidhajens stabilitetsgener med analoge gener i andre hvirveldyr, fandt de små ændringer i gensekvensen, der antyder et specifikt mønster for evolutionær tilpasning til disse gener hos hvide hajer.
”Tænk på det som en finjustering af disse geners rolle i at opretholde genomstabilitet i den hvide haj,” sagde Stanhope.
Folk har spekuleret i, at hajer har en langt lavere kræftfrekvens end andre dyr, men "der er ikke mange rigtige data, der kan sige det med sikkerhed," sagde Kacev. Ikke desto mindre kunne den rigelige tilstedeværelse af specielt tilpassede stabilitetsgener forklare den potentielle kræftresistens.
"Hvis du vil forhindre kræft, skal du opretholde stabiliteten i dit genom," sagde Stanhope, hvilket betyder at man undgår genetiske mutationer. En ophobning af overskydende mutationer fører til kræft, men haj genomet synes specifikt designet til at forhindre det. ”Dette er ting, vi skulle teste i laboratoriet, dog for virkelig at vide det,” sagde han.
Stanhope advarede også om, at mens hvide hajer muligvis har en genetisk tilpasning for at forhindre dem i at få kræft, betyder det ikke, at indtagelse af hajprodukter kunne forhindre et menneske i at få kræft, på trods af hvad talsmænd for "alternativ medicin" kan hævde.
Og deres andre specielle evner ...
Genetik forklarer muligvis også en anden af hvidhajens supermagter: evnen til at heles hurtigt. Holdet opdagede adskillige hvide hajgener, der vides at spille vigtige roller i sårhelende processer med hvirveldyr. Og i lighed med stabilitetsgenerne var de sårhelende gener i den hvide haj under samme slags positive evolutionære selektionstryk, hvilket betyder, at antallet af disse gavnlige egenskaber øges.
"Vi fandt også en berigelse af gener til både sårheling og genomstabilitetsgener i den hvide haj sammenlignet med andre hvirveldyr," sagde Stanhope. Med andre ord, det hvide haj genom har en højere andel af disse typer gener sammenlignet med hvad der ses i andre hvirveldyrsgenomer.
Mens holdet opdagede en række gener, der muligvis er ansvarlige for mange af de store hviders superhaj-evner, var der en egenskab, som ikke klart blev redegjort for af genomet: hajens følsomme sniffer.
Hajer er kendt for at have en skarp lugtesans, så forskerne forventede at finde adskillige olfaktoriske receptor (OR) gener, som er generne, der er ansvarlige for de effektive sknozes fra andre hvirveldyr. Men det hvide haj genom indeholdt usædvanligt få af disse gener. Hvad forskerne fandt i stedet var en anden kategori af gener, kaldet vomeronasal gener. Disse gener kan også være involveret i opfattelsen af lugt, men de er normalt ikke så rigelige som OR-gener, sagde Stanhope. I det hvide haj genom er der dog mere end dusin vomeronasale gener, så forskerne antydede, at måske disse gener driver lugtopfattelsen i den hvide haj.
"Vi er stadig på et punkt her, hvor vi skraber overfladen, men at have denne genomsekvens giver os et udgangspunkt for at tackle disse spørgsmål mere detaljeret," sagde Kacev. Denne forskning vil uden tvivl hjælpe med at besvare spørgsmål om andre arter, tilføjede han. "At forstå arven på den hvide haj er ikke kun vigtig for den hvide haj, men det er et stillads eller et springhoppepunkt for at forstå beslægtede arter."
Store hvide hajer er en af verdens mest anerkendte havdyr, men deres befolkninger kæmper, når folk fortsætter med at jage dem af frygt og grådighed. "Folk har disse billeder af det, der er afbildet i film og tv-serier som disse dræbemaskiner," sagde Kacev. Alligevel er virkeligheden, at mennesker dræber langt flere hajer, end hajer dræber mennesker.
"Mennesker dræber mange, mange millioner hajer hvert år over hele verden af fjollede, falske medicinske årsager; af hajfinsuppe og alle slags grunde, der bare er tragiske," sagde Stanhope. Forskerne håber, at deres undersøgelse hjælper flere mennesker med at forstå, hvor specielle disse gamle hvirveldyr er.
”Jeg håber, at folk anerkender de bemærkelsesværdige, biologiske tilpasninger af disse dyr og som en konsekvens heraf har en større forståelse for dem,” sagde Stanhope.
