Гренландските акули могат да живеят векове. Най-накрая научаваме как го постигат

За хората пубертетът настъпва след около десетилетие. Но гренландските акули трябва да чакат повече от 100 години. Столетно детство може да изглежда като научна фантастика, но гренландските акули са най-дълголетните гръбначни животни на Земята, като се смята, че продължителността на живота им е около 400 години. Тези риби прекарват векове, гмуркайки се дълбоко в студени арктически и северноатлантически води, където достигат огромни размери, като растат с приблизително 1 см на година. Най-големите напълно пораснали гренландски акули могат да бъдат по-дълги от Toyota Prius и да тежат над 900 кг.

Повечето същества не могат да остареят толкова. С времето забавените телесни функции и заболявания като рак се натрупват и взимат своето. И все пак изглежда, че гренландската акула се противопоставя на този модел, което означава, че трябва да е развила генетични инструменти за предотвратяване на заболявания, свързани с възрастта.

Наскоро учените получиха някои нови генетични улики за тяхното дълголетие. И докато новите открития няма да удължат човешкия живот до 400 години, те дават на учените интригуващи идеи за това как можем да поддържаме здравето си по-дълго.

През 2021 г. Арне Сам решава да потърси улики за дългия живот на акулите, не само за да научи повече за тях, но и за да ги сравни с биологията на други дълголетни животни, като голия земекоп.

„Хубаво е да научим дали има някои общи трикове на еволюцията, за да направим много дълголетните видове още по-дълголетни“, казва Сам, биоинформатик в Института за изследване на стареенето “Лайбниц” – Институт “Фриц Липман” в Германия.

Но най-напред той се нуждал от пълен геном на гренландска акула, с който учените не разполагали преди това изследване. Първо трябвало да събере свежи проби от акули, а улавянето на еднотонна риба, която може да се гмурка на дълбочина до 2130 м, не е леко начинание.

„Поставяте 10 куки на дълга въдица“, казва Джон Стефенсен, морски биолог от Университета в Копенхаген, Дания, който работи със Сам по проекта и е прекарал последните две десетилетия в улов на тези акули за изследване. „Наричат се куки за акули, огромни са.“ На тези куки се слагат парчета миризливо, развалено месо. Набор от тежки въжета и вериги спускат миризливата закуска на стотици метри, след което я изтеглят обратно с акула или евентуално с няколко акули.

За изследването на двамата учени, други рибари също улавят акули в южните фиорди на Гренландия и изпращат мозъчни проби на екипа. След това изследователите извличат ДНК от пробите, за да сглобят и анализират генома на акулите. Те публикуват откритията си на сървър за предпечат през септември.

Видео: Акула шокира изследовател, 16, 2014 г. | Изследовател на National Geographic е изненадан да види гренландска акула там, където никога не е била виждана такава досега: Край архипелага Земя на Франц Йосиф в Русия. Подводна камера заснема изображения на акула, вид, за който учените знаят много малко.

Ако един геном беше книга с инструкции, ДНК щяха да бъдат думите, а гените щяха да бъдат параграфи. За първи път екипът събира цялата книга за гренландските акули – техния хромозомен геном. Те откриват, че книгата е около два пъти по-дебела от човешката, като съдържа 22 634 гена и около 6,45 милиарда базови двойки. Базовите двойки образуват стъпалата на двойната спирална структура на ДНК веригата – отделните букви на „страница“ от ДНК.

След като получават завършения геном, екипът започва да търси улики зад екстремната продължителност на живота на акулите. Един елемент, който се откроява, е голямото количество „скачащи гени“ или транспозони. Повечето организми, включително хората, имат транспозони: гени, които се дублират в нова част от генетична последователност. Те играят роля за генетичното разнообразие, но също така могат да бъдат вредни, ако новото разположение на гените наруши останалата част от последователността. Това е като копиране и поставяне на фраза, взета от някъде другаде, в средата на изречението, което я прави безсмислена, казва Сам.

Но тези транспозони може да играят по-полезна роля при гренландската акула. Много от дубликатите при гренландската акула включват гени, които са свързани с възстановяването на ДНК. Така че вместо да създават грешки, те може да са създали допълнителни полезни гени, които хипотетично биха могли да забавят стареенето. Ако ДНК остане повредена, това може да допринесе за проблеми в клетките, включително рак. Изследователите смятат, че колкото по-добре се поддържа един геном, толкова по-дълъг живот може да има един организъм.

Ген, наречен TP53, също привлича вниманието на екипите. Обявен като „пазител на генома“, TP53 е жизненоважен за превенцията на рака. Много животни го имат, включително хора, слонове и китове. TP53 съдържа инструкции за протеина p53, който подпомага потискането на тумора и възстановяването на ДНК. Той действа, като или спира по-нататъшното делене на клетки с увредена ДНК, докато не се поправи, или ги кара да умрат. Това гарантира, че растежът на клетката не е неконтролируем, превръщайки се накрая в тумор.

При гренландските акули част от тяхната генна последователност TP53 е променена от начина, по който обикновено функционира при други животни. Използвайки AI модел, изследователите прогнозират, че мутацията може да повлияе на структурата на p53 и как се справя с възстановяването на ДНК, което вероятно води до по-дълъг живот. Но Сам отбелязва, че това са само прогнози - за да разберат допълнително промяната, те ще трябва да експериментират с нея в клетки в лабораторията.

Ключът към дългия живот на гренландската акула може да помогне на учените да разберат дълголетието при други животни и може да бъде от полза и за хората. Но това няма да ни помогне да живеем векове.

Акулите са твърде далеч от хората и нашите системи са твърде различни, за да се правят директни сравнения, казва Сам. Вместо да осигурява извор на младост, геномът на акулата допълва други геномни данни на дълголетни животни. Учените могат да направят сравнения между тези животни и хора, за да научат повече за процеса на стареене. Например, те могат да търсят гени, присъстващи при дълголетни животни и отсъстващи в животни с краткотрайна продължителност на живот, които биха могли да помогнат за предотвратяване на заболявания, свързани с възрастта.

„Целта не е да увеличим продължителността на живот на хората, а да поддържаме здравето на хората по-дълго“, казва Пол Робинс, молекулярен биолог от Университета на Минесота, който не участва в проучването. Изследванията на човешкото дълголетие имат за цел главно да подобрят продължителността на здравето на хората, продължителността на времето, което някой прекарва в добро здраве през целия си живот. Например, един аспект на изследването на дълголетието е как да се балансира дългият живот с превенцията на рака. Тъй като има някои припокривания в нашите гени, свързани с дълголетието – като важността на TP53, например – геномът на акулата може да помогне за формулиране на цели за разработване на терапии за здравеопазване, като фармацевтични продукти или генни терапии, казва Робинс.

И тъй като има други животни, изследвани за дълголетие, резултатите могат да помогнат и за това изследване, добавя Боднар. Например учените могат да сравнят гренландската акула с краткотрайни видове като мишки, за да търсят разлики. От друга страна, техният геном може да се сравни с други акули или с други дълголетни морски видове като гренландския кит, за да се търсят прилики.

Новият геном на акула е „чудесен инструмент, който трябва да имаме в нашия набор от инструменти“, казва Андреа Боднар, клетъчен биолог и научен директор в Института по морска геномика “Глостър” в Масачузетс, която не участва в изследването. Боднар изучава дълголетието при морски животни, включително 200-годишния червен морски таралеж. „Всеки от тези дълголетни видове наистина е измислил различни решения за постигане на здравословно стареене и устойчивост на рак.“

Необходими са повече изследвания, за да се потвърди функцията на протеините, открити в генома на гренландската акула. Разглеждането на генната експресия би било една следваща стъпка, която може да бъде направена с помощта на клетъчни култури или чрез вмъкване на гени в други видове животни.

„Фантастично е да имаш геном, той е основен ресурс за бъдещи изследвания“, казва Боднар. "Но това наистина е само началото."