Ο καρχαρίας της Γροιλανδίας είναι γνωστό ότι είναι άπιαστος, καθώς για χρόνια κρύβει αποτελεσματικά τα πιο εκπληκτικά χαρακτηριστικά του. Τα νωχελικά πλάσματα παραμονεύουν κυρίως στα βαθιά, κρύα νερά του Βόρειου Ατλαντικού και του Αρκτικού ωκεανού και είναι οι μόνοι καρχαρίες που αντέχουν στις παγωμένες θερμοκρασίες όλο το χρόνο. Ορισμένα άτομα του είδους μπορεί να κολυμπούν εκεί από την εποχή της αποικιοκρατίας – αλλά οι ερευνητές μόλις τώρα αρχίζουν να ξεδιαλύνουν το πώς.

Λόγω του αργού μεταβολισμού του θαλάσσιου ζώου, οι επιστήμονες υποπτεύονταν εδώ και καιρό ότι ο καρχαρίας της Γροιλανδίας είχε ασυνήθιστα μεγάλη διάρκεια ζωής, αλλά δεν υπήρχε τρόπος να προσδιοριστεί το ακριβές εύρος μέχρι πρόσφατα. Η έρευνα που δημοσιεύθηκε το 2016 καθόρισε ότι οι καρχαρίες είναι τα μακροβιότερα σπονδυλωτά, καθώς πιθανότατα ζουν περίπου 400 χρόνια, με τις εκτιμήσεις να κυμαίνονται από 272 έως πάνω από 500 χρόνια. Τώρα, μια διαφορετική επιστημονική έρευνα στοχεύει στην κατανόηση του μηχανισμού που κρύβεται πίσω από αυτή τη μακροζωία.

Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων έγινε η πρώτη που χαρτογράφησε το γονιδίωμα του καρχαρία της Γροιλανδίας, προσδιορίζοντας την αλληλουχία περίπου του 92% του DNA του και παρέχοντας πληροφορίες για την εσωτερική λειτουργία του μακρόβιου ψαριού. Η συναρμολόγηση, η υπολογιστική αναπαράσταση του γονιδιώματός του, όχι μόνο προσθέτει στα όσα είναι γνωστά για τη δομή των καρχαριών και τον τρόπο λειτουργίας του σώματός τους, αλλά παρέχει επίσης ενδείξεις για το γιατί τα ζώα έχουν τέτοια αντοχή, δήλωσαν οι ερευνητές.

«Μόνο με τη συναρμολόγηση του γονιδιώματος μπορούμε πραγματικά να καταλάβουμε ποιες, για παράδειγμα, μεταλλάξεις έχουν συσσωρευτεί στον καρχαρία που οδήγησαν σε αυτή την τεράστια διάρκεια ζωής», δήλωσε ο Dr. Steve Hoffman, κύριος συγγραφέας της νέας έρευνας για τον καρχαρία της Γροιλανδίας και υπολογιστικός βιολόγος στο Leibniz Institute on Aging στη Γερμανία. «Για τον σκοπό αυτό, το γονιδίωμα αυτό είναι ένα είδος εργαλείου, αν θέλετε, που μας επιτρέπει, και φυσικά και σε άλλους ερευνητές, να εξετάσουμε αυτούς τους μοριακούς μηχανισμούς της μακροζωίας».

Οι συγγραφείς της μελέτης δημοσίευσαν τα ευρήματά τους ως προδημοσίευση – μια επιστημονική εργασία που δεν έχει περάσει από τη διαδικασία αξιολόγησης από ομοτίμους – καθώς προσκαλούν περισσότερους επιστήμονες να μελετήσουν το γονιδίωμα και να πραγματοποιήσουν τη δική τους ανάλυση του DNA του καρχαρία, δήλωσε ο Hoffman.

Υπάρχουν λίγα είδη ζώων που ζουν περισσότερο από τον άνθρωπο, ιδίως σε σύγκριση με το σωματικό μας βάρος και μέγεθος. Μελετώντας τους μηχανισμούς μακροζωίας του καρχαρία της Γροιλανδίας, οι επιστήμονες θα μπορούσαν επίσης να αποκτήσουν περισσότερες γνώσεις για το πώς θα μπορούσαν ενδεχομένως να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του ανθρώπου, δήλωσαν οι συγγραφείς.

Το γονιδίωμα του καρχαρία της Γροιλανδίας

Οι καρχαρίες της Γροιλανδίας αναπτύσσονται με εξαιρετικά αργό ρυθμό, λιγότερο από 1 εκατοστό το χρόνο, αλλά τελικά μπορούν να φτάσουν σε μήκος πάνω από 6 μέτρα, και δεν φτάνουν σε σεξουαλική ωριμότητα παρά μόνο όταν είναι πάνω από έναν αιώνα. Υπάρχει η υποψία ότι το γηραιότερο από τα είδη θα μπορούσε να επιβιώσει πάνω από μισή χιλιετία.

Οι συγγραφείς της μελέτης διαπίστωσαν ότι το γονιδίωμα του καρχαρία είναι εξαιρετικά μεγάλο, διπλάσιο από το ανθρώπινο και μεγαλύτερο από οποιοδήποτε άλλο γονιδίωμα καρχαρία που έχει αλληλουχηθεί μέχρι σήμερα. Οι ερευνητές αναλύουν το γονιδίωμα για να διερευνήσουν τι μπορεί να σημαίνει το μεγάλο του μέγεθος για τη μακροζωία του καρχαρία. Ένας λόγος για το μεγαλύτερο γονιδίωμα μπορεί να οφείλεται στην ικανότητα του καρχαρία να επιδιορθώνει το DNA του, ένα χαρακτηριστικό που έχει παρατηρηθεί συνήθως σε άλλα είδη με εξαιρετική διάρκεια ζωής, όπως ο γυμνός τυφλοπόντικας, το μακροβιότερο τρωκτικό που αντέχει έως και 30 χρόνια ή και περισσότερο, και ορισμένα είδη χελώνων που μπορούν να ζήσουν πάνω από 100 χρόνια.

Ο καρχαρίας της Γροιλανδίας είναι μοναδικός στο ότι ένα τεράστιο ποσοστό – πάνω από το 70% – του γονιδιώματός του αποτελείται από jumping genes, τα οποία μπορούν να μετακινούνται μέσα στην αλληλουχία του DNA διπλασιάζοντας τον εαυτό τους, δημιουργώντας μερικές φορές μεταλλάξεις. Συχνά, αυτοί οι διπλασιασμοί αναφέρονται ως γενετικά παράσιτα λόγω των πιθανών επιβλαβών επιπτώσεών τους, συμπεριλαμβανομένων γενετικών ασθενειών όπως ο καρκίνος.

Ωστόσο, φαίνεται ότι στον καρχαρία της Γροιλανδίας, τα γονίδια που επιδιορθώνουν το DNA δρουν ως jumping genes, διανέμονται μέσα στο γονιδίωμα και επιβραδύνουν τη διαδικασία γήρανσης επιδιορθώνοντας το κατεστραμμένο DNA. Ως αποτέλεσμα, «η επιβλαβής επίδραση αυτών των μεταθετών στοιχείων (jumping genes) όχι μόνο ακυρώνεται, αλλά ίσως και να αντιστρέφεται, έτσι ώστε η ακεραιότητα του γονιδιώματος να είναι ακόμη καλύτερη στον καρχαρία της Γροιλανδίας», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Dr. Arne Sahm, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Ruhr Bochum της Γερμανίας.

Οι συγγραφείς προτείνουν ότι τα γονίδια επιδιόρθωσης του DNA στο είδος αυτό κάποια στιγμή εξέλιξαν την ικανότητα πολλαπλασιασμού, συμβάλλοντας περαιτέρω στην επιδιόρθωση του DNA και με τη σειρά τους στη μακροζωία. Οι ερευνητές θέλουν να διερευνήσουν και να αναλύσουν περαιτέρω το DNA του καρχαρία της Γροιλανδίας, ενώ παράλληλα θα συγκρίνουν το γονιδίωμά του με άλλα είδη καρχαριών και βραχύτερης διάρκειας ζωής ψάρια, για να παρέχουν πρόσθετες αποδείξεις για αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό, δήλωσε ο Hoffman.

Διαβασε ακομα

Τα ηλικιωμένα ζώα είναι σοφά και προσφέρουν. Δυο λόγοι παραπάνω να τα σώσουμε

Μελετώντας τον καρχαρία της Γροιλανδίας

Πριν οι ερευνητές προσδιορίσουν την αλληλουχία του γονιδιώματος του καρχαρία της Γροιλανδίας, μόνο περίπου 10 γονιδιώματα ήταν διαθέσιμα για όλα τα ελασμοβράγχια – μια υποκατηγορία ψαριών που περιλαμβάνει καρχαρίες και σαλάχια – δήλωσε η Dr. Nicole Phillips, αναπληρώτρια καθηγήτρια οικολογίας και βιολογίας οργανισμών στο Πανεπιστήμιο του Νότιου Μισισιπή στο Hattiesburg. Η Phillips δεν συμμετείχε στην έρευνα που διεξήγαγαν οι Hoffman, Sahm και η ομάδα τους.

«Όσο περισσότερα γονιδιώματα υψηλής ποιότητας έχουν αλληλουχία, τόσο καλύτερα μπορούμε να κατανοήσουμε το γενετικό υπόβαθρο των κοινών καθώς και των μοναδικών χαρακτηριστικών αυτής της αρχαίας ομάδας», δήλωσε η Phillips στο CNN. «Ο προσδιορισμός της γενετικής βάσης της διάρκειας ζωής σε διάφορα είδη, συμπεριλαμβανομένων των μακρόβιων καρχαριών, επιτρέπει στους ερευνητές να κατανοήσουν τη βιολογία της γήρανσης και της μακροζωίας».

Λόγω της προτίμησης των καρχαριών στα βαθιά νερά, ιστορικά οι περισσότερες πληροφορίες για τον καρχαρία της Γροιλανδίας προέρχονταν από τα αρχεία της εμπορικής αλιείας. Την τελευταία δεκαετία, οι ερευνητές χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο βίντεο, συμπεριλαμβανομένων τηλεκατευθυνόμενων οχημάτων και δολωματικών καμερών, καθώς και παρατηρήσεις σε αιχμαλωτισμένα δείγματα για την έρευνα του άπιαστου καρχαρία.

Για την αλληλουχία και τη μελέτη της γενετικής σύνθεσης του καρχαρία, οι συγγραφείς έκαναν ευθανασία σε αρκετά δείγματα για να λάβουν δείγμα ιστού, για το οποίο είχαν ερευνητική άδεια. Όμως οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η εργασία τους για το γονιδίωμα του καρχαρία της Γροιλανδίας θα βοηθήσει τελικά στη διατήρηση του είδους, δήλωσε ο Hoffman. Ο καρχαρίας της Γροιλανδίας περιλαμβάνεται επί του παρόντος ως ευάλωτος στον Κόκκινο Κατάλογο Απειλούμενων Ειδών της Διεθνούς Ένωσης για τη Διατήρηση της Φύσης, με τελευταία αξιολόγηση τον Ιούνιο του 2019.

«Οι συγγραφείς κατάφεραν να αποκτήσουν εικόνα για ένα ζώο που βρίσκεται πραγματικά σε μια μοναδική θέση στο εξελικτικό δέντρο της ζωής. Είναι πολύ αρχέγονο, και έτσι θα μπορούσε βασικά να αντιπροσωπεύει, τουλάχιστον στους καρχαρίες, το πώς εξελίχθηκαν όλα τα γονιδιώματα, επειδή παρέχει αυτό το στιγμιότυπο ενός πραγματικά ενδιαφέροντος, πολύ εξειδικευμένου γονιδιώματος», δήλωσε ο Dr. Toby Daly-Engel, αναπληρωτής καθηγητής ωκεάνιας μηχανικής και θαλάσσιων επιστημών στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Φλόριντα στη Μελβούρνη και διευθυντής του Florida Tech Shark Conservation Lab. Ο Daly-Engel δεν συμμετείχε στην έρευνα.

Διαβασε ακομα

Ο άνθρωπος έβαλε το χεράκι του στην πρώτη εξαφάνιση θαλάσσιου είδους

«Από τη μία πλευρά, νομίζω ότι η εικόνα αυτών των jumping genes είναι πραγματικά ενδιαφέρουσα, και όμως, από την άλλη πλευρά, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι βλέπουν πράγματα που δεν έχουμε δει ποτέ πριν», πρόσθεσε, «γιατί παρόλο που έχουμε προχωρήσει στην αλληλουχία άλλων γονιδιωμάτων καρχαριών, τα είδη καρχαριών είναι τόσο διαφορετικά μεταξύ τους που μπορούμε να περιμένουμε νέα πράγματα με κάθε είδος».

Παράταση της ανθρώπινης ζωής

Σε προηγούμενες έρευνες, οι επιστήμονες κατάφεραν να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής ορισμένων βραχύβιων ειδών, όπως οι μύγες και τα ποντίκια, χρησιμοποιώντας γενετικές τροποποιήσεις. Με την έρευνα σε πιο μακρόβια είδη, οι επιστήμονες μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα τη διαδικασία γήρανσης για όλα τα είδη και τις εργαλειοθήκες που θα μπορούσαν ενδεχομένως να εφαρμοστούν για την παράταση της ανθρώπινης ζωής, δήλωσε ο Sahm.

«Η εξέλιξη δεν επιλέγει πάντα τον ίδιο δρόμο. Έτσι, αν, ας πούμε, ο στόχος είναι να έχουμε καλύτερη επιδιόρθωση του DNA, αλλά αυτό μπορεί να επιτευχθεί με πολλαπλούς μηχανισμούς, και οι μηχανισμοί είναι διαφορετικοί στους τυφλοπόντικες και στις φάλαινες και στους καρχαρίες, πρέπει να μάθουμε για όλους αυτούς και στη συνέχεια να δούμε ποιους από αυτούς μπορούμε ίσως να προσαρμόσουμε πιο εύκολα για ανθρώπινη χρήση», δήλωσε η Dr. Vera Gorbunova, καθηγήτρια Ιατρικής και Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη και επικεφαλής συγγραφέας μιας μελέτης του 2023 που χρησιμοποίησε μεταφερόμενα γονίδια γυμνού τυφλοπόντικα για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής ποντικιών. Η Gorbunova δεν συμμετείχε στην έρευνα για τον καρχαρία της Γροιλανδίας.

«Μόλις οι ερευνητές κατανοήσουν τον μηχανισμό … τότε μπορούμε να δούμε αν μπορούμε να σχεδιάσουμε ένα συγκεκριμένο φάρμακο που να στοχεύει αυτό το γονιδιακό ένζυμο με αυτόν τον τρόπο», πρόσθεσε. «Μπορείτε να ονειρευτείτε τη γονιδιακή θεραπεία, ίσως μπορούμε να δώσουμε στους ανθρώπους ένα γονίδιο από καρχαρία της Γροιλανδίας, αλλά αυτό μπορεί να είναι μια προσέγγιση τύπου επιστημονικής φαντασίας, αλλά κάτι πιο εύκολα μεταφράσιμο θα ήταν, να σχεδιάσουμε ίσως ένα φάρμακο που στοχεύει (ένα) ανθρώπινο γονίδιο και το κάνει να λειτουργεί λίγο περισσότερο σαν αυτό του καρχαρία της Γροιλανδίας. Και αυτό θα … βελτίωνε την επιδιόρθωση του DNA στους ανθρώπους».

Διαβασε ακομα

Το χάπι που θα μπορούσε να βοηθήσει τους σκύλους να ζήσουν περισσότερο

Υπάρχουν πολλές περιβαλλοντικές επιδράσεις που βλάπτουν το ανθρώπινο DNA, όπως το ηλιακό φως ή το κάπνισμα. Μαθαίνοντας περισσότερα για τη μοναδική τεχνική επιδιόρθωσης του DNA του καρχαρία της Γροιλανδίας, οι επιστήμονες μπορούν να αρχίσουν να μελετούν πώς το χαρακτηριστικό αυτό συμβάλλει σε άλλους παράγοντες που καθυστερούν την ηλικία, όπως η καταστολή των όγκων στα κύτταρα του καρχαρία της Γροιλανδίας, καθώς και σε πιθανές επιδράσεις στα κύτταρα άλλων ειδών, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας, δήλωσε ο Sahm.

«Αν θέλουμε πραγματικά να αυξήσουμε σημαντικά τη διάρκεια ζωής του ανθρώπου, ή ίσως ακόμη καλύτερα, να επεκτείνουμε το ποσοστό της ζωής μας (κατά το οποίο) είμαστε πραγματικά υγιείς και σε φόρμα και μπορούμε να κάνουμε πράγματα … είναι καλό να εξετάσουμε τα κόλπα των πολύ μακρόβιων ζώων», πρόσθεσε, «πώς αλλάζουν το σύστημά τους συνολικά, ποιες στρατηγικές χρησιμοποιούν και στη συνέχεια να μάθουμε από … αυτές τις στρατηγικές».