Om verschillende redenen moeten grote witte haaien worden beschouwd als de superhelden die in de oceaan leven - ze zijn groot en sterk, leven lang, kunnen hun wonden opmerkelijk snel genezen en het is zelfs waarschijnlijk dat ze zelden kanker krijgen. Maar hoe is het mogelijk dat deze oude reuzen zoveel superheldachtige eigenschappen hebben? Wetenschappers hebben nu een grote stap gezet om die vraag te beantwoorden door het hele genoom van de grote witte haai te decoderen.
Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van wetenschappers van het Save Our Seas Foundation Shark Research Center en het Guy Harvey Research Institute van de Nova Southeastern University in Florida hebben het genoom van de grote witte haai gesequenced (Carcharodon carcharias) en vergeleek het met de genomen van verschillende andere gewervelde soorten. Het team ontdekte een schat aan ongebruikelijke genetische kenmerken die zouden kunnen verklaren waarom witte haaien de superhelden (of superschurken, als je een dikke zeeleeuw bent) van de zee. Hun studie werd maandag (18 februari) online gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences.
Genetische stabiliteit is de sleutel
Het sequencen van het genoom van de grote witte haai was geen kleine taak - het genoom bestond uit 4,63 miljard basenparen (de stikstofbevattende moleculen die de "sporten" van de DNA-ladder vormen), die ongeveer 1,5 keer zo groot is als het menselijk genoom. 'Het is een behoorlijk indrukwekkende inspanning', zei Dovi Kacev, een mariene moleculaire ecoloog en onderzoeker bij het National Marine Fisheries Services Southwest Fisheries Science Center in Californië, die niet bij het onderzoek betrokken was.
Bijna 60 procent van het genoom van de witte haai bestond uit herhaalde genetische sequenties, wat vergelijkbaar is met wat wordt gezien in het menselijke genoom. Het bijzondere aan het genoom van de witte haai was dat veel van die herhaalde gebieden codes zijn voor een speciale groep genen die bekend staan als LINE's.
"Deze maken kopieën van zichzelf en worden vervolgens willekeurig opnieuw geplaatst op verschillende locaties in het genoom, en daarbij maken ze dubbelstrengige breuken in het DNA dat moet worden hersteld", zegt Michael Stanhope, een evolutiebioloog aan de Cornell University in New York . Stanhope leidde het onderzoek samen met Nicholas Marra en Mahmood Shivji, natuurbeschermingsbiologen aan de Nova Southeastern University.
Die frequente breuken in het DNA maken het genoom onstabiel, wat meestal leidt tot een hoger risico op probleemveroorzakende genetische mutaties die uiteindelijk tot kanker kunnen leiden. Maar witte haaien lijken een manier te zijn ontwikkeld om dergelijke genomische instabiliteit te vermijden.
De onderzoekers ontdekten dat het genoom van de witte haai veel genen bevatte die verantwoordelijk zijn voor het behoud van genetische stabiliteit - zaken als DNA-herstelgenen en tumoronderdrukkende genen. En toen de onderzoekers de stabiliteitsgenen van de witte haai vergeleken met analoge genen bij andere gewervelde dieren, vonden ze kleine veranderingen in de gensequentie die een specifiek patroon van evolutionaire aanpassing voor deze genen suggereren bij witte haaien.
'Zie het als een verfijning van de rol van deze genen bij het handhaven van de genoomstabiliteit in de witte haai', zei Stanhope.
Mensen hebben gespeculeerd dat haaien veel minder kanker hebben dan andere dieren, maar "er zijn niet veel echte gegevens om dat met zekerheid te zeggen", zei Kacev. Desalniettemin zou de overvloedige aanwezigheid van speciaal aangepaste stabiliteitsgenen de potentiële kankerresistentie kunnen verklaren.
'Als je kanker wilt voorkomen, moet je de stabiliteit van je genoom behouden', zei Stanhope, wat betekent dat je genetische mutaties moet vermijden. Een opeenhoping van overtollige mutaties leidt tot kanker, maar het haaiengenoom lijkt specifiek ontworpen om dat te voorkomen. 'Dit zijn dingen die we in het lab moeten testen om het echt te weten', zei hij.
Stanhope waarschuwde ook dat witte haaien weliswaar een genetische aanpassing hebben om te voorkomen dat ze kanker krijgen, maar dat dit niet betekent dat het consumeren van haaienproducten zou kunnen voorkomen dat een mens kanker krijgt, ondanks wat voorstanders van 'alternatieve geneeswijzen' beweren.
En hun andere speciale vaardigheden ...
Genetica kan ook een andere superkracht van de witte haai verklaren: het vermogen om snel te genezen. Het team ontdekte verschillende witte haaiengenen waarvan bekend is dat ze een belangrijke rol spelen in de wondgenezingsprocessen van gewervelde dieren. En, vergelijkbaar met de stabiliteitsgenen, stonden de wondgenezende genen in de witte haai onder dezelfde positieve evolutionaire selectiedruk, wat betekent dat het aantal van deze gunstige eigenschappen toeneemt.
"We vonden ook een verrijking van genen voor zowel wondgenezing als genoomstabiliteitsgenen in de witte haai in vergelijking met andere gewervelde dieren," zei Stanhope. Met andere woorden, het genoom van de witte haai heeft een groter aandeel van dit soort genen in vergelijking met wat wordt gezien in andere genomen van gewervelde dieren.
Hoewel het team een aantal genen ontdekte die mogelijk verantwoordelijk zijn voor veel van de superhaaiencapaciteiten van de grote witte, was er één kenmerk dat niet duidelijk werd verklaard door het genoom: de gevoelige snuffelaar van de haai.
Haaien staan bekend om hun scherpe reukvermogen, dus verwachtten de onderzoekers dat ze tal van olfactorische receptor (OR) -genen zouden vinden, de genen die verantwoordelijk zijn voor de effectieve snnozes van andere gewervelde dieren. Maar het genoom van de witte haai bevatte uitzonderlijk weinig van deze genen. Wat de onderzoekers in plaats daarvan vonden, was een andere categorie genen, de zogenaamde vomeronasale genen. Deze genen kunnen ook betrokken zijn bij de perceptie van geur, maar ze zijn normaal gesproken niet zo overvloedig als OR-genen, zei Stanhope. In het genoom van de witte haai zijn er echter meer dan een dozijn vomeronasale genen, dus de onderzoekers suggereerden dat die genen misschien de geurperceptie in de witte haai stimuleren.
"We zijn nog steeds op een punt waar we aan de oppervlakte krabben, maar het hebben van deze genoomsequentie geeft ons een startpunt om deze vragen in meer detail aan te pakken," zei Kacev. Dit onderzoek zal ongetwijfeld ook helpen bij het beantwoorden van vragen over andere soorten, voegde hij eraan toe. 'Het begrijpen van het genoom van de witte haai is niet alleen belangrijk voor de witte haai, maar het is ook een steiger of startpunt om verwante soorten te begrijpen.'
Grote witte haaien zijn een van 's werelds meest bekende zeedieren, maar hun populaties worstelen terwijl mensen ze blijven jagen uit angst en hebzucht. 'Mensen hebben deze beelden die in films en tv-shows worden afgebeeld als zijnde deze moordmachines', zei Kacev. Maar de realiteit is dat mensen veel meer haaien doden dan haaien mensen doden.
"Mensen doden jaarlijks vele, vele miljoenen haaien over de hele wereld om gekke, nepmedische redenen; om haaienvinnensoep en allerlei redenen die eigenlijk gewoon tragisch zijn," zei Stanhope. De onderzoekers hopen dat hun studie meer mensen helpt beseffen hoe bijzonder deze oude gewervelde dieren zijn.
'Ik hoop dat mensen de opmerkelijke, biologische aanpassingen van deze dieren herkennen en als gevolg daarvan een grotere waardering voor hen hebben', zei Stanhope.
