Megfejtették a ráknak is ellenálló fehér cápa szuperképességeinek titkát
A fehér cápa (Carcharodon carcharias) az állatvilág egyik legendás csúcsragadozója: akár hat méteres hossza és három tonnát közelítő testtömege ellenére több mint 50 km/h-s sebességgel képes úszni, és akár 70 évig is elélhet.
Az embert érő cápatámadások többségéért felelős fajnak ráadásul az egészsége is irigylendő: méretéhez és élettartamához képest kiemelkedő hatékonysággal védekezik a rák ellen, és regenerációs képessége is rendkívüli, vagyis nagyon gyorsan gyógyul. Miután feltárták a faj genomját, vagyis szervezetének teljes genetikai információját, a kutatók most ahhoz is közelebb jutottak, hogy miért.
Bár a fehér cápák száma az elmúlt 50 évben drasztikusan (egyes területeken több mint 90 százalékkal) csökkent, és ezért a veszélyeztetett státusztól egy lépésre lévő sebezhető kategóriába sorolják, már körülbelül 16 millió éve uralják a Föld tengereit, tehát igazi túlélő fajról van szó. Említett biológiai tulajdonságai miatt pedig különösen tanulságos információkat rejt a genomja. Ennek ellenére a több százezer dolláros kutatást nehéz volt összehozni, hiszen a támogatások elsősorban az emberhez közelebb álló fajok vagy a mezőgazdaságilag fontos haszonállatok genetikai kutatásait célozzák.
Stabil genom a hosszú élet titka
A fehér cápa genomja több mint másfélszer annyi információt hordoz, mint az emberé – 4,63 Gbp (azaz milliárd bázispár) építi fel, míg az emberi genombot 3 Gbp –, ezzel együtt olyan genetikai változások jellemzik, amelyek valóságos evolúciós sikertörténetté alakították a faj sorsát. Az eredményeket az amerikai tudományos akadémia folyóiratában (PNAS) közlő kutatók
több olyan, molekuláris alkalmazkodásra képes gént találtak, amelyek fontos szerepet játszanak a genom stabilitásának fenntartásában.
Ezeket a genetikai változásokat olyan génekben is kimutatták, amelyek a DNS-javításhoz, a DNS-károsodásra adott válaszhoz és a DNS-hiba toleranciájához köthetők. Az ezzel ellentétes jelenséget genominstabilitásnak nevezik, ami a DNS-károsodások felhalmozódásának következménye, és ami az embereknél is jellemző oka a rák és az öregedéshez köthető betegségek kialakulásának.
Emellett azt is kiemelkedő eredménynek találták a kutatók, hogy a fehér cápa genomja nagyon nagy számban tartalmaz úgynevezett hosszú megszakított nukleáris elemeket (LINE), amelyek a helyváltoztatásra képes DNS-szakaszok, vagyis transzpozonok egyik fajtái – gerinces fajnál még nem találtak ilyen magas, 30 százalékos arányt, az emberi genomnak például csak a 21,1 százalékát teszik ki.
„Elképzelhető, hogy a fehér cápa genomjában burjánzó LINE-ok erős szelekciós ágensként jelentkeznek a hatékony DNS-javító mechanizmusok evolúciójában, és ez a genomstabilitásért felelős gének feldúsulásában is megmutatkozik” – mondta Michael Stanhope, a Cornell Egyetem evolúcióbiológia-professzora, a tanulmány vezető szerzője.
Az emberi rákgyógyításban is lehet haszna a felfedezésnek
A kutatók eredményei rácáfolnak arra az eddig elfogadott elméletre, hogy minél nagyobb testű (azaz minél magasabb sejtszámmal rendelkező) és minél hosszabb élettartamú egy élőlény, annál nagyobb az esélye a rák kialakulásának – fajon belül ez továbbra is fennáll, de fajok közötti összehasonlításban ez már nem igaz.
De a cápák hírhedten gyors sebgyógyulására is találtak genetikai magyarázatot – egyes cápafajok hetek, vagy akár napok alatt is képesek regenerálódni megsebesülés után. „Pozitív szelekciót és feldúsulást találtunk több olyan génben, amely a sebgyógyulás legalapvetőbb folyamataival köthető össze, például egy kulcsfontosságú, a véralvadásért felelős génben” – számolt be Stanhope.
„A genom instabilitása sok súlyos emberi betegség alapvető tényezője, de most arra jutottunk, hogy a természet okos stratégiákat fejlesztett ki a genom stabilitásának fenntartására az ilyen nagy testű, hosszú életű cápák esetében. Még mindig rengeteget tanulhatunk az ilyen evolúciós csodákból, olyan információkhoz juthatunk, amelyek jó eséllyel hasznosak lesznek majd a rák és az öregedéssel kapcsolatos betegségek ellen folytatott harcban vagy az emberek sebgyógyulási képességébnek javításában – miután megtudtuk, hogy az állatok hogyan képesek ezekre” – fejtette ki a tanulmány társszerzője és a floridai Nova Délkeleti Egyetem természetvédelmi biológusa, Mahmood Shivji.
A természetvédelmi szakértők továbbá nagy reményeket fűznek ahhoz, hogy a cápákról szóló genetikai információk hozzájárulnak a túlhalászás miatt fogyatkozó egyedszámú fajok megőrzéséhez.
Michael Stanhope szerint a szekvenálás eredményeit az emberi betegségekre kifejlesztett gyógymódokra is átültethetik, de valószínűleg évekbe telik, míg a kutatásuk alapján lehetséges rákgyógyszerek vagy új sebgyógyítási módszerek alakulnak ki.
A kutató a fehér cápa státuszát figyelembe véve arra is figyelmeztet, hogy cápából készült ételek fogyasztásával nem lehet átvenni ezeket a szuperképességeket: „cápaevéssel nem lesz nagyobb esélyed arra, hogy elkerüld a rákot, mint arra, hogy gyorsabban ússzál tőle”.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: