За крок до "вічного життя": розгадано секрет екстремального довголіття 400-річного старця океану

Вчені роками прагнуть розкрити секрет вічного життя і попередні дослідження вже показали, що деякі мешканці океану можуть пролити світло на цю таємницю. Наприклад, раніше вчені дізналися, що секрет вічного життя таїться всередині геному медузи, яка мільйони років пожирає сама себе. Тепер учені зосередилися на вивченні ще одного "старця" океану — гренландських акул, які, як вважається, можуть жити до 400 років, пише PHYS.org.

У новому дослідженні команда під керівництвом Токійського університету вперше секвенувала геном гренландської акули (Somniosus microcephalus) на рівні хромосом, виявивши генетичні адаптації, пов'язані з її надзвичайною тривалістю життя, імунною функцією і виживанням у глибоководних умовах.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Відомо, що гренландські акули мешкають у північній частині Атлантичного і Північного Льодовитого океану. Вони можуть досягати понад 6 метрів завдовжки та ваги понад 140 кілограмів. Вчені виявили, що швидкість росту тварин становить приблизно 1 сантиметр на рік, що передбачає велику тривалість життя. Ці висновки підтверджені радіовуглецевим датуванням кришталика ока, що вказує на вік акули близько 400 років.

Попередні геномні дослідження інших довгоживучих видів, зокрема слонів і морських окунів, уже виявили певні варіації генів, пов'язані з більшою тривалістю життя. Однак до цього моменту вчені не проводили геномні дослідження.

У новій роботі вчені вперше в історії провели секвенування всього геному для вивчення генетичних чинників, пов'язаних із тривалістю життя та адаптацією до глибоководних умов. Команда досліджувала самку, спійману в Конгсфьорді, архіпелаг Шпіцберген — вчені витягли зразки тканин, а потім тварину відпустили в дику природу.

Вчені провели високоточне лонг-рідне секвенування гренландської акули, що дало приблизно 34,5-кратне покриття геному. Збірка геному в масштабі хромосоми була побудована з використанням даних секвенування Hi-C, що призвело до отримання геному розміром 5,9 гігабаз із довжиною каркаса N50 у 233 мегабаз. Загалом було анотовано 37 125 генів, які кодують білок, що дало змогу досягти оцінки повноти 86,5%.

Автори дослідження зазначають, що порівняльний аналіз виявив 549 розширених і 1461 скорочене сімейство генів. Серед розширених сімейств гени, що беруть участь у передачі сигналів NF-κB, відновленні ДНК та імунній функції, показали значне збільшення. Сімейства генів TNF, TLR і LRRFIP, всі з яких регулюють передачу сигналів NF-κB, показали вищу кількість копій, як порівняти з видами акул із коротшою тривалістю життя. Команда виявила, що NF-κB, схоже, відіграє вирішальну роль у клітинному захисті, запальній відповіді та апоптозі, що припускає генетичну основу для продовження тривалості життя і стійкості до хвороб.

Результати також вказують на те, що кілька генів, відомих впливом на придушення раку, FOXF2, FSCN1 і MAD2L1BP, показали ознаки позитивного відбору. Наприклад:

• FOXF2 регулює імунне мікросередовище пухлини;
• FSCN1 впливає на міграцію клітин і прогресування пухлини;
• MAD2L1BP бере участь у стабільності хромосом і відновленні ДНК, ключових процесах у стійкості до раку.

Не менш цікаво те, що гренландські акули мешкають на екстремальних глибинах з мінімальною кількістю світла. Аналіз учених показав, що варіант гена родопсину (RHO) у цього виду показав амінокислотні заміни, які відповідають спектральному зсуву в бік синього світла, характерній адаптації до глибоководного середовища. Вчені також провели порівняльний аналіз з іншими глибоководними видами й виявили схожість — це вказує на генетичну адаптацію до зору в умовах недостатнього світла.

Секвенування геному гренландських акул також виявили кілька генетичних механізмів, потенційно пов'язаних із довголіттям, стійкістю до раку та імунною регуляцією. Відомо, що гренландські акули досягають зрілості приблизно у 150 років, що робить їх надзвичайно вразливими до надмірного вилову та змін навколишнього середовища. Вчені також вважають, що отримані ними дані в майбутньому можна буде використовувати для досліджень старіння людини.

Раніше Фокус писав про те, що в найглибших частинах океану ховається дивний хижак: швидко росте і повільно старіє.