Генетики объяснили долгожительство белых акул

Генетики впервые собрали геном Белой акулы, сообщается в Proceedings of the National Academy of Sciences. Ученые нашли в нем гены белков, отвечающих за поддержание стабильности генома, которая связана с процессом старения. Возможно, наличием этих генов можно объяснить долгожительство белых акул. Также в их ДНК нашли гены, связанные с быстрым заживлением ран.

Хрящевые рыбы представляют собой одну из древнейших групп позвоночных; они появились около 400 миллионов лет назад. Один из самых узнаваемых представителей класса — Белая акула (Carcharodon carcharias). Длина этих рыб может достигать шести метров, а вес доходит почти до двух тонн. Изучение генома этих рыб интересно ученым по нескольким причинам. Это одни из самых долгоживущих хрящевых рыб — по оценкам ученых, их максимальная продолжительность жизни достигает 73 лет. Белые акулы способны выдерживать большие перепады температур, в частности, нырять на глубину свыше километра. Они чуют добычу и могут определить источник запаха по изменению концентрации ароматного вещества. Наконец, они владеют секретом быстрого заживления ран.

Американские, российские и португальские исследователи под руководством Махмуда Шивджи (Mahmood S. Shivji) из Юго-восточного университета Нова собрали геном Белой акулы высокого качества (с 198-кратным покрытием), проанализировали его и сравнили с известными геномами других хрящевых рыб — китовой акулы (Rhíncodon týpus) и представителя отряда химер австралийского каллоринха (Callorhinchus milii). Его еще называют слоновой акулой.

Авторы обнаружили в ДНК белых акул гены белков, отвечающих за поддержание стабильности генома и за быстрое излечивание ран. Геном этих рыб оказался примерно в полтора раза длиннее генома человека (4,65 миллиардов и 3,23 миллиарда пар оснований, соответственно). Общее количество генов в акульем геноме — примерно 24,5 тысячи. Исследователи распознали как минимум 67 генов, отвечающих за стабильность генома, то есть за поддержание мутаций в ДНК на низком уровне. Среди них были гены ферментов, вовлеченных в репарацию (ремонт) ДНК, подавление роста опухолей и апоптоз — программируемую клеточную смерть, в результате которой уничтожаются дефектные клетки. Стабильность генома, в свою очередь, связана со старением. Считается, что его причиной является постепенное накопление мутаций в организме, которые могут привести к развитию раковых заболеваний, «поломке» клеток или их гибели. Поэтому, возможно, стабильностью генома белых акул можно объяснить их долголетие.

Также исследователи нашли в геноме белых акул три локуса, вероятно, связанные с быстрым заживлением ран. В них находились ген одной из субъединиц белка фибриногена (FGG) — основного компонента сгустков, образующихся при свертывании крови. Ген EXTL2 кодирует один из ферментов, необходимых для свертывания крови и образования новых кровеносных сосудов. Этот процесс называется ангиогенез и активируется, в том числе, при регенерации поврежденных тканей. Наконец, ген KRT18 кодирует один из кератинов, белков, которые обеспечивают механическую защиту от повреждений, а некоторые из них играют важную роль в заживлении ран.

Несмотря на то, что Белая акула, как и другие виды акул, находит добычу по запаху, большого числа генов обонятельных рецепторов исследователи в геноме не нашли. Впрочем, их многочисленностью не могут похвастаться ни китовая акула, ни австралийский каллоринх. Поэтому авторы решили, что за чувство обоняния у акул может отвечать, например, вомероназальный орган, который есть у некоторых позвоночных животных и относится к дополнительной обонятельной системе. В частности, они нашли в геноме Белой акулы 13 копий генов вомероназальных рецепторов 2 типа. Они относятся к классу обонятельных и, предположительно, с их помощью животные распознают феромоны и другие летучие ароматные вещества. У китовых акул оказалось 10 копий генов вомероназальных рецепторов, а у каллоринха, как выяснили авторы другого исследования — более 30. Из этого ученые сделали вывод, что именно вомероназальные рецепторы могут отвечать за острое обоняние акул.

Белые акулы являются одними из самых долгоживущих хрящевых рыб. Представитель надотряда акул, гренландская акула, оказалась самым долгоживущим позвоночным, известным на сегодняшний день. По утверждению исследователей, средняя продолжительность жизни этих животных 272 года, а половой зрелости они достигают примерно в 150 лет.