قرش جرينلاند ليس يتمتع بشخصية جذابة. جسمه الضخم مغطى بجلد خشن مثل ورق الصنفرة. زعانفها متقزمة وتستقر بشكل محرج على جانبيها. وغالبًا ما تكون عيونها الغائمة دائمًا موطنًا لطفيليات تشبه الديدان تتدلى بينما يجوب القرش ببطء أعماق شمال المحيط الأطلسي والمحيط المتجمد الشمالي.
ولكن بعيدًا عن المظهر، تتمتع هذه الأنواع بقدرة مدهشة: حيث يمكنها أن تعيش حتى 400 عام. الآن، قام فريق دولي من العلماء من أوروبا والولايات المتحدة برسم خريطة الجينوم لسمك القرش في جرينلاند، مما يوفر للعلماء الفرصة لاكتشاف سر طول العمر الاستثنائي لهذا القرش.
وقال ستيف هوفمان، عالم الأحياء الحسابي في معهد لايبنيز للشيخوخة وجامعة فريدريش شيلر في ألمانيا، إن “أي بحث في الآليات التي تسمح لهذا الحيوان بالعيش كل هذه المدة سيتطلب في مرحلة ما تسلسل الجينوم”. قاد البحث.
النتائج نشرت في شكل الطباعة المسبقة في bioRxivتقديم صورة كاملة عن التركيب الجيني لسمك القرش. كما يوفر معلومات أولية عن جينات محددة وآليات بيولوجية، بما في ذلك شبكة من الجينات المكررة المشاركة في إصلاح الحمض النووي، والتي قد تكون مسؤولة عن العمر الاستثنائي لأسماك القرش.
وجد العلماء أن أسماك قرش جرينلاند لديها جينومات كبيرة جدًا: حوالي 6.5 مليار زوج أساسي من الحمض النووي، أو وحدات بناء، أي حوالي ضعف عدد البشر، وأكبر جينوم لأي سمكة قرش أخرى تم تسلسلها حتى الآن.
وقال آرني سهام، خبير المعلومات الحيوية في معهد لايبنيز للشيخوخة وجامعة الرور في بوخوم، والذي كان المؤلف الرئيسي للدراسة: “لم نكن نتخيل أن هذه الظاهرة ستكون بهذه الأهمية”.
والمثير للدهشة أن أكثر من ثلثي الجينوم يتكون من جينات متكررة تسمى العناصر القابلة للنقل أو الجينات القافزة. يتم إدخال هذه الجينات في جينات أخرى وتتكاثر ذاتيًا بواسطة آلية النسخ واللصق. ومن خلال القيام بذلك، فإنها غالبًا ما تعطل الأداء الطبيعي للجينات ويمكن أن تسبب طفرات أو عمليات حذف أو ازدواجية، مما قد يؤدي إلى تطور أمراض أو مشاكل في النمو في الجسم.
وقال هوفمان: “هذه طفيليات، طفيليات جينية”. “لديهم سمعة سيئة للغاية. »
ودفعت هذه النتائج الباحثين إلى التساؤل كيف يمكن لأسماك القرش أن تعيش كل هذا العمر إذا كانت تحمل هذا العدد الكبير من هذه الجينات الضارة. لقد افترضوا أن قرش جرينلاند ربما يكون قد طور طريقة فريدة لاختطاف آلية هذه الجينات القافزة لتكرار الجينات المشاركة في إصلاح الحمض النووي.
وقال جواو بيدرو دي ماجالهايس، عالم الشيخوخة الحيوية الجزيئية بجامعة برمنجهام في إنجلترا، والذي لم المشاركة في الدراسة.
وأضاف أن دراسة أسماك القرش يمكن أن تساعد العلماء يومًا ما على “تطوير علاجات للسرطان أو تدابير وقائية، أو فهم أساسي أفضل للسرطان من شأنه أن يؤدي إلى فوائد سريرية” لدى البشر.
تم الكشف عن طول عمر القرش الرائع لأول مرة في عام 2016، عندما أقيم حدث تاريخي. يذاكر تم نشره في مجلة Science، واستخدم أساليب التأريخ بالكربون المشع وتقنيات النمذجة لتقدير أعمار 28 قرشًا في جرينلاند.
ووجد الباحثون أن أقدم أسماك القرش يمكن أن تعيش لنحو 400 عام، وتصل إلى مرحلة النضج الجنسي في عمر 150 عامًا تقريبًا.
منذ ذلك الحين، قام العلماء المندهشون في جميع أنحاء العالم بدراسة أسماك القرش في جرينلاند لفهم كيف يمكن أن تعيش هذه الأنواع لفترة طويلة. يهتم البعض بقلبه، والبعض الآخر بعملية التمثيل الغذائي فيه، والعديد منهم يراقبون سلوكه وبيئته.
كان أبرز ما في المغامرة هو اكتشاف الجينوم الخاص بسمك القرش في جرينلاند. على مدى السنوات الخمس الماضية، دخلت ثلاثة فرق على الأقل في سباق للحصول على الجينوم الكامل لسمك القرش.
كان هوفمان ومعاونوه أول من نشر الجينوم الخاص بسمك القرش، والذي يغطي حوالي 92% من الحمض النووي الخاص به بالكامل.
وقال ستيفن أوستاد، عالم الأحياء في جامعة ألاباما في برمنغهام، والذي لم يشارك في الدراسة: “لم نكن نعرف أي شيء عن جينومه من قبل، والآن لدينا تسلسل جينوم كامل”. “أعتقد أنه أمر رائع. »
يتطلب الوصول إلى هذه النقطة عملاً ميدانيًا مكثفًا، بما في ذلك العديد من الرحلات الاستكشافية قبالة سواحل جرينلاند، حيث قام أعضاء الفريق بإلقاء القبض على أسماك القرش في جرينلاند، والقتل الرحيم لها، وأخذ عينات من أنسجة الحبل الشوكي.
تم بعد ذلك تخزين عينات الأنسجة هذه في درجات حرارة منخفضة وإرسالها إلى معهد لايبنتز، حيث تم استخراج الحمض النووي وتسلسله ومقارنته بأسماك القرش الأخرى. وفي نهاية المطاف، قام الفريق بتسلسل الحمض النووي من أنسجة دماغ سمكة القرش.
حدد الاكتشاف الرئيسي شبكة مكونة من 81 جينًا كانت موجودة فقط في أسماك القرش في جرينلاند ولعبت دورًا في إصلاح الحمض النووي.
افترض الباحثون أن جينات إصلاح الحمض النووي العادية تطورت لاستغلال آلية قفز الجينات لنسخ ولصق المزيد. وربما ساعدتهم هذه العملية في مواجهة الضرر المتراكم الناجم عن الجينات القافزة وتحسين قدرات إصلاح الحمض النووي لدى سمكة القرش.
وفي مركز هذه الشبكة كان هناك جين معروف، يُدعى TP53، يشارك في إصلاح الحمض النووي وقمع الورم.. أ يذاكر وأظهرت دراسة نشرت عام 2016 أن الأفيال حملت 20 نسخة من هذا الجين، ويعتقد العلماء أن هذا الجين يمكن أن يفسر مقاومة الحيوان القوية للسرطان. تم أيضًا تغيير الجين هيكليًا في أسماك القرش في جرينلاند، على الرغم من أن الفريق لا يزال يقيم ما إذا كان هذا التغيير يمكن أن يحسن طول عمر القرش.
وقال الدكتور أوستاد إن نتائج القرش مثيرة للاهتمام، لكنه حذر من أن التكرارات لا تكشف دائمًا الكثير. وقال: “يتم تكرار العديد من الجينات وليس لها عواقب معينة”.
وأضاف أن الباحثين سيحتاجون إلى فهم كيفية تطبيق هذه النتائج على الخلايا الحية من مختلف الأنواع، وهو جهد يمكن أن يشمل زراعة خلايا قرش جرينلاند، وتحويلها إلى خلايا جذعية وتمييزها إلى خلايا قلب أو دماغ، على سبيل المثال.
قال الدكتور أوستاد: «يمكنك بعد ذلك تعديل الجينوم ثم التلاعب به».
وقال سهم إن فريقه يأمل في إجراء تسلسل الجينوم للأنواع الأقصر عمرا ولكنها تشبه إلى حد كبير من الناحية التطورية أسماك قرش جرينلاند، مثل القرش النائم في المحيط الهادئ. ويمكن أن يساعدنا أيضًا في فهم ما الذي يسمح لأسماك القرش في جرينلاند بالعيش لفترة طويلة.
وقال الدكتور أوستاد، أيًا كان الاتجاه الذي سيتخذه البحث، فهذا وقت مثير لأبحاث أسماك القرش في جرينلاند. وأضاف: “الآن هو المكان الذي تبدأ فيه المتعة”. “الآن بعد أن أصبح لدينا الجينوم، يتعلق الأمر بتطوير الفرضيات واختبارها. »
