Av mange årsaker bør store hvithaier betraktes som naturens superhelter i havet - de er store og sterke, lever lange liv, kan helbrede sårene sine bemerkelsesverdig raskt, og det er til og med sannsynlig at de sjelden får kreft. Men hvordan er det mulig at disse eldgamle kjempene har så mange superheltliknende egenskaper? Forskere har nå tatt et stort skritt mot å svare på det spørsmålet ved å avkode hele genomet til den store hvithaien.
Et internasjonalt team av forskere ledet av forskere ved Save Our Seas Foundation Shark Research Center og Guy Harvey Research Institute ved Nova Southeastern University i Florida, sekvenserte genomet til den store hvithaien (Carcharodon carcharias) og sammenlignet det med genomene til flere andre virveldyrarter. Teamet oppdaget et vell av uvanlige genetiske egenskaper som kan forklare hvorfor hvithaier er superheltene (eller supervillains, hvis du er en lubben sjøløve) i havet. Studien deres ble publisert på nettet mandag (18. februar) i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.
Genetisk stabilitet er nøkkelen
Sekvensering av det store hvithai-genomet var ingen liten oppgave - genomet besto av 4,63 milliarder basepar (de nitrogenholdige molekylene som utgjør "rungene" til DNA-stigen), som er omtrent 1,5 ganger størrelsen på det menneskelige genom. "Det er ganske imponerende," sa Dovi Kacev, en marin molekylær økolog og forsker ved National Marine Fisheries Services Southwest Fisheries Science Center i California, som ikke var involvert i studien.
Nesten 60 prosent av hvithai-genomet besto av gjentatte genetiske sekvenser, som tilsvarer det man ser i det menneskelige genomet. Det spesielle med hvithai-genomet var at mange av de gjentatte regionene er koder for en spesiell gruppe gener kjent som LINE-er.
"Disse lager kopier av seg selv og settes deretter inn tilfeldig på forskjellige steder i genomet, og i prosessen gjør de dobbeltstrengede brudd i DNAet som må repareres," sier Michael Stanhope, en evolusjonsbiolog ved Cornell University i New York . Stanhope ledet studien sammen med Nicholas Marra og Mahmood Shivji, bevaringsbiologer ved Nova Southeastern University.
De hyppige bruddene i DNA gjør genomet ustabilt, noe som vanligvis fører til en høyere risiko for problemfremkallende genetiske mutasjoner som til slutt kan føre til kreft. Men hvithaier ser ut til å ha utviklet seg en måte å unngå slik genomisk ustabilitet.
Forskerne fant at hvithai-genomet inneholdt mange gener som var ansvarlige for å opprettholde genetisk stabilitet - ting som DNA-reparasjonsgener og tumorundertrykkende gener. Og da forskerne sammenlignet hvithais stabilitetsgener med analoge gener i andre virveldyr, fant de små endringer i gensekvensen som antyder et spesifikt mønster av evolusjonær tilpasning for disse genene hos hvithaier.
"Tenk på det som å finjustere rollen til disse genene i å opprettholde genomstabilitet i hvithaien," sa Stanhope.
Folk har spekulert i at haier har mye lavere kreft enn andre dyr, men "det er ikke mye ekte data som kan si det med sikkerhet," sa Kacev. Ikke desto mindre kan den store tilstedeværelsen av spesiallagde stabilitetsgener forklare potensiell kreftresistens.
"Hvis du vil forhindre kreft, må du opprettholde stabiliteten i genomet ditt," sa Stanhope, som betyr å unngå genetiske mutasjoner. En ansamling av overflødige mutasjoner fører til kreft, men hai genomet virker spesielt designet for å forhindre det. "Dette er ting vi måtte teste på laboratoriet, for å virkelig vite det," sa han.
Stanhope advarte også at mens hvite haier kan ha en genetisk tilpasning for å forhindre dem i å få kreft, betyr det ikke at inntak av hai-produkter kan forhindre et menneske i å få kreft, til tross for hva talsmenn for "alternativ medisin" kan hevde.
Og deres andre spesielle evner ...
Genetikk kan også forklare en annen av hvithaiens supermakter: evnen til å lege raskt. Teamet oppdaget flere hvithai-gener som er kjent for å spille viktige roller i sårhelbredelsesprosesser av virveldyr. Og i likhet med stabilitetsgenene, var de sårhelende genene i hvithaien under samme type positive evolusjonære seleksjonstrykk, noe som betyr at det er en tendens til at antallet av disse gunstige egenskapene øker.
"Vi fant også en berikelse av gener for både sårheling og genomstabilitetsgener i hvithaien sammenlignet med andre virveldyr," sa Stanhope. Hvithai-genomet har med andre ord en høyere andel av denne typen gener sammenlignet med hva som sees i andre virveldyrgenomer.
Mens teamet oppdaget en rekke gener som kan være ansvarlige for mange av de store hvitens superhai-evner, var det ett kjennetegn som ikke tydelig ble forklart av genomet: haiens følsomme sniffer.
Haier er kjent for å ha en skarp luktesans, så forskerne forventet å finne flere olfaktoriske reseptor (OR) gener, som er genene som er ansvarlige for de effektive skjevhetene til andre virveldyr. Men hvithai-genomet inneholdt usedvanlig få av disse genene. Det forskerne fant i stedet var en annen kategori av gener, kalt vomeronasal gener. Disse genene kan også være involvert i opplevelsen av lukt, men de er vanligvis ikke så rik som OR-gener, sa Stanhope. I hvithai-genomet er det imidlertid mer enn dusin vomeronasalgener, så forskerne antydet at kanskje disse genene driver luktoppfatning i hvithaien.
"Vi er fremdeles på et punkt her hvor vi klør i overflaten, men å ha denne genomsekvensen gir oss et utgangspunkt for å ta opp disse spørsmålene mer detaljert," sa Kacev. Denne forskningen vil utvilsomt bidra til å svare på spørsmål om andre arter også, la han til. "Å forstå genen til den hvite haien er ikke bare viktig for den hvite haien, men det er et stillas eller et avkjøringspunkt for å forstå beslektede arter."
Store hvithaier er en av verdens mest anerkjente marine skapninger, men befolkningen deres sliter når folk fortsetter å jakte dem av frykt og grådighet. "Folk har disse bildene av som er avbildet i filmer og TV-serier som disse drepemaskinene," sa Kacev. Likevel er realiteten at mennesker dreper langt flere haier enn haier dreper mennesker.
"Mennesker dreper mange, mange millioner haier hvert år over hele verden av dumme, falske medisinhensyn; av hai fin suppe og alle slags grunner som bare er tragiske," sa Stanhope. Forskerne håper studien deres hjelper flere til å innse hvor spesielle disse gamle virveldyrene er.
"Jeg håper at folk anerkjenner de bemerkelsesverdige, biologiske tilpasningene til disse dyrene, og som en konsekvens, har en større forståelse for dem," sa Stanhope.
