
由于多种原因,大白鲨鱼应该被认为是大自然的海洋居民超级英雄 - 它们大而强壮,长寿,可以很快治愈伤口,甚至很可能很少患有癌症。但是,这些古老的巨人如何具有如此多的超级英雄般的特征?现在,科学家通过解码大白鲨的整个基因组迈出了重大一步。
由科学家在Save Save我们的Seas Foundation Shark Research Center和佛罗里达州Nova Southeaster University的Guy Harvey Research Institute领导的国际研究人员团队测序基因组大鲨鱼(Carcharodon Carcharias)并将其与其他几种脊椎动物的基因组进行了比较。小组发现了许多不寻常的遗传特征,这可能解释了为什么白鲨是海洋中的超级英雄(或超级英雄(或超级英雄)。他们的研究于周一(2月18日)在线发表在《期刊》上国家科学院论文集。
遗传稳定性是关键
测序大白鲨基因组不是很小的任务 - 基因组由46.3亿碱基对(构成DNA梯子的“ rungs”的含氮分子)组成,大约是人类基因组大小的1.5倍。 “这是一项令人印象深刻的努力,”加利福尼亚州国家海洋渔业服务西南渔业科学中心的海洋分子生态学家兼研究人员Dovi Kacev说。 [图片库:大白鲨这是给出的
近60%的白鲨鱼基因组由重复的遗传序列组成,这与人类基因组中所见。白鲨鱼基因组的特殊之处在于,许多重复的区域都是特殊组的代码基因被称为线。
纽约康奈尔大学的进化生物学家迈克尔·斯坦霍普(Michael Stanhope)说:“这些[线]复制了自己,然后在基因组的各个位置随机重新插入,在此过程中,它们在DNA中进行了双链休息,需要修复。” Stanhope与Nova Southeastern University的保护生物学家Nicholas Marra和Mahmood Shivji共同领导了这项研究。
DNA中频繁的断裂使基因组不稳定,这通常导致引起问题的风险更高基因突变最终可能导致癌症。但是白鲨似乎已经发展出一种避免这种基因组不稳定性的方法。
研究人员发现,白鲨基因组包含许多负责维持遗传稳定性的基因,例如DNA修复基因和肿瘤抑制基因。当研究人员将白鲨的稳定基因与其他脊椎动物中的类似基因进行比较时,他们发现基因序列的微小变化暗示了一种特定的模式进化适应对于白鲨鱼中的这些基因。
斯坦霍普说:“将其视为微调这些基因在保持白鲨中基因组稳定性中的作用。”
人们推测鲨鱼有很多较低的癌症比其他动物,但“没有太多的真实数据可以肯定”。尽管如此,特别适应的稳定性基因的大量存在可以解释潜在的癌症抗性。
斯坦霍普说:“如果要预防癌症,则需要保持基因组的稳定性。”这意味着避免基因突变。多余突变的积累导致癌症,但是鲨鱼基因组似乎是专门为防止这种情况而设计的。他说:“不过,这是我们必须在实验室中测试的事情。”
Stanhope还警告说,尽管白鲨鱼可能具有遗传适应性以防止其患癌症,但这并不意味着食用鲨鱼产品尽管有什么支持者”可以防止人类患癌症替代医学“可能会要求。
以及他们的其他特殊能力…
遗传学也可能解释了另一个白鲨的超级大国:快速治愈的能力。该小组发现了几个白鲨鱼基因,这些基因在脊椎动物伤口治疗过程中起着重要作用。而且,与稳定基因相似,白鲨中的伤口愈合基因处于相同类型的积极进化选择压力下,这意味着这些有益性状的数量有增加的趋势。
斯坦霍普说:“与其他脊椎动物相比,我们还发现了白鲨中伤口愈合和基因组稳定基因的基因富集。”换句话说,与其他脊椎动物基因组相比,白鲨基因组在这些类型的基因中具有更高比例的基因。
尽管该团队发现了许多可能导致许多大怀特超级壳能力的基因,但基因组没有明确考虑的一个特征:鲨鱼的敏感嗅探器。
鲨鱼以拥有敏锐的嗅觉,因此研究人员期望发现许多嗅觉受体(OR)基因,这些基因是负责其他脊椎动物的有效造成的基因。但是白鲨基因组中的这些基因中很少有。研究人员发现的是另一种类别的基因,称为呕吐基因。这些基因也可能参与气味的感知Stanhope说,但它们通常不像或基因那么丰富。然而,在白鲨鱼基因组中,有十几个呕吐基因,因此研究人员建议那些基因也许在白鲨中驱动了气味。
Kacev说:“我们仍处于刮擦表面的时刻,但是拥有这个基因组序列为我们提供了更详细地解决这些问题的起点。”他补充说,这项研究无疑也将有助于回答有关其他物种的问题。 “了解白鲨的基因组不仅对白鲨鱼很重要,而且是一个脚手架,或者是理解相关物种的起点。”
大白鲨是世界上最公认的海洋生物之一,但他们人口正在挣扎随着人们继续出于恐惧和贪婪而追捕他们。 “人们有这些电影中描绘的[白鲨鱼]的图像电视节目是这些杀人机器,” Kacev说。但是,现实是人类杀死更多的鲨鱼比鲨鱼杀死了人类。
“人类每年出于愚蠢的假药原因杀死世界上数百万鲨鱼;鲨鱼鳍汤和各种原因实际上,这真是悲惨。” Stanhope说。研究人员希望他们的研究可以帮助更多的人意识到这些古老的脊椎动物的特殊性。
斯坦霍普说:“我希望人们认识到这些动物的非凡生物学适应,因此对它们有更大的欣赏。”
最初出版现场科学。