Aus einer Vielzahl von Gründen sollten weiße Haie als ozeanische Superhelden der Natur betrachtet werden - sie sind groß und stark, leben ein langes Leben, können ihre Wunden bemerkenswert schnell heilen und es ist sogar wahrscheinlich, dass sie selten an Krebs erkranken. Aber wie ist es möglich, dass diese alten Riesen so viele Superhelden-ähnliche Eigenschaften haben? Wissenschaftler haben nun einen wichtigen Schritt zur Beantwortung dieser Frage getan, indem sie das gesamte Genom des Weißen Hais entschlüsselt haben.
Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Wissenschaftlern des Shark Research Center der Save Our Seas Foundation und des Guy Harvey Research Institute der Nova Southeastern University in Florida sequenzierte das Genom des Weißen Hais (Carcharodon carcharias) und verglich es mit den Genomen mehrerer anderer Wirbeltierarten. Das Team entdeckte eine Fülle ungewöhnlicher genetischer Merkmale, die erklären könnten, warum weiße Haie die Superhelden (oder Superschurken, wenn Sie ein praller Seelöwe sind) des Meeres sind. Ihre Studie wurde am Montag (18. Februar) online in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht.
Genetische Stabilität ist der Schlüssel
Die Sequenzierung des Genoms des Weißen Hais war keine leichte Aufgabe - das Genom bestand aus 4,63 Milliarden Basenpaaren (den stickstoffhaltigen Molekülen, aus denen die "Sprossen" der DNA-Leiter bestehen), was etwa der 1,5-fachen Größe des menschlichen Genoms entspricht. "Es ist eine beeindruckende Anstrengung", sagte Dovi Kacev, ein molekularer Meeresökologe und Forscher am Southwest Fisheries Science Center der National Marine Fisheries Services in Kalifornien, der nicht an der Studie beteiligt war.
Fast 60 Prozent des Genoms der Weißen Haie bestanden aus wiederholten genetischen Sequenzen, ähnlich wie im menschlichen Genom. Das Besondere am Genom des Weißen Hais war, dass viele dieser wiederholten Regionen Codes für eine spezielle Gruppe von Genen sind, die als LINEs bekannt sind.
"Diese machen Kopien von sich selbst und setzen sie dann zufällig an verschiedenen Stellen im Genom wieder ein. Dabei machen sie doppelsträngige Brüche in der DNA, die repariert werden müssen", sagte Michael Stanhope, Evolutionsbiologe an der Cornell University in New York . Stanhope leitete die Studie gemeinsam mit Nicholas Marra und Mahmood Shivji, Naturschutzbiologen an der Nova Southeastern University.
Diese häufigen DNA-Brüche machen das Genom instabil, was typischerweise zu einem höheren Risiko für problemverursachende genetische Mutationen führt, die schließlich zu Krebs führen können. Aber weiße Haie scheinen einen Weg gefunden zu haben, um eine solche genomische Instabilität zu vermeiden.
Die Forscher fanden heraus, dass das Genom des Weißen Hais viele Gene enthielt, die für die Aufrechterhaltung der genetischen Stabilität verantwortlich sind - Dinge wie DNA-Reparaturgene und tumorsuppressive Gene. Und als die Forscher die Stabilitätsgene des Weißen Hais mit analogen Genen anderer Wirbeltiere verglichen, fanden sie kleine Veränderungen in der Gensequenz, die auf ein spezifisches Muster der evolutionären Anpassung dieser Gene bei Weißen Haien hinweisen.
"Betrachten Sie es als eine Feinabstimmung der Rolle dieser Gene bei der Aufrechterhaltung der Genomstabilität im Weißen Hai", sagte Stanhope.
Die Leute haben spekuliert, dass Haie eine viel geringere Krebsrate haben als andere Tiere, aber "es gibt nicht viele echte Daten, die dies mit Sicherheit sagen", sagte Kacev. Das häufige Vorhandensein speziell angepasster Stabilitätsgene könnte jedoch die potenzielle Krebsresistenz erklären.
"Wenn Sie Krebs verhindern wollen, müssen Sie die Stabilität Ihres Genoms aufrechterhalten", sagte Stanhope, was bedeutet, genetische Mutationen zu vermeiden. Eine Anhäufung überschüssiger Mutationen führt zu Krebs, aber das Hai-Genom scheint speziell darauf ausgelegt zu sein, dies zu verhindern. "Dies sind Dinge, die wir im Labor testen müssten, um wirklich zu wissen", sagte er.
Stanhope warnte auch davor, dass weiße Haie zwar eine genetische Anpassung haben könnten, um zu verhindern, dass sie an Krebs erkranken, dies jedoch nicht bedeutet, dass der Konsum von Haiprodukten einen Menschen daran hindern könnte, an Krebs zu erkranken, ungeachtet dessen, was Befürworter der "alternativen Medizin" behaupten könnten.
Und ihre anderen besonderen Fähigkeiten ...
Die Genetik könnte auch eine andere Supermacht des Weißen Hais erklären: die Fähigkeit, schnell zu heilen. Das Team entdeckte mehrere Gene für weiße Haie, von denen bekannt ist, dass sie eine wichtige Rolle bei der Wundheilung von Wirbeltieren spielen. Und ähnlich wie bei den Stabilitätsgenen standen die Wundheilungsgene im Weißen Hai unter dem gleichen positiven evolutionären Selektionsdruck, was bedeutet, dass die Anzahl dieser vorteilhaften Merkmale tendenziell zunimmt.
"Wir haben auch eine Anreicherung von Genen für Wundheilungs- und Genomstabilitätsgene im Weißen Hai im Vergleich zu anderen Wirbeltieren gefunden", sagte Stanhope. Mit anderen Worten, das Genom des Weißen Hais weist einen höheren Anteil dieser Arten von Genen auf als andere Genome von Wirbeltieren.
Während das Team eine Reihe von Genen entdeckte, die möglicherweise für viele der Superhai-Fähigkeiten des Weißen verantwortlich sind, gab es ein Merkmal, das vom Genom nicht eindeutig erklärt wurde: den empfindlichen Schnüffler des Hais.
Haie sind dafür bekannt, dass sie einen ausgeprägten Geruchssinn haben. Daher erwarteten die Forscher, dass sie zahlreiche olfaktorische Rezeptor (OR) -Gene finden, die für die wirksamen Schnaps anderer Wirbeltiere verantwortlich sind. Das Genom des Weißen Hais enthielt jedoch außergewöhnlich wenige dieser Gene. Stattdessen fanden die Forscher eine andere Kategorie von Genen, die als vomeronasale Gene bezeichnet wurden. Diese Gene können auch an der Wahrnehmung von Gerüchen beteiligt sein, aber sie sind normalerweise nicht so häufig wie OR-Gene, sagte Stanhope. Im Genom des weißen Hais gibt es jedoch mehr als ein Dutzend vomeronasale Gene, so dass die Forscher vermuteten, dass diese Gene möglicherweise die Geruchswahrnehmung im weißen Hai beeinflussen.
"Wir sind hier noch an einem Punkt angelangt, an dem wir die Oberfläche kratzen, aber diese Genomsequenz gibt uns einen Ausgangspunkt, um diese Fragen genauer zu beantworten", sagte Kacev. Diese Forschung wird zweifellos auch dazu beitragen, Fragen zu anderen Arten zu beantworten, fügte er hinzu. "Das Verständnis des Genoms des Weißen Hais ist nicht nur für den Weißen Hai wichtig, sondern auch ein Gerüst oder Ausgangspunkt, um verwandte Arten zu verstehen."
Weiße Haie sind eine der bekanntesten Meerestiere der Welt, aber ihre Populationen kämpfen, da die Menschen sie weiterhin aus Angst und Gier jagen. "Die Leute haben diese Bilder, die in Filmen und Fernsehsendungen als diese Tötungsmaschinen dargestellt werden", sagte Kacev. Die Realität ist jedoch, dass Menschen weit mehr Haie töten als Haie Menschen.
"Menschen töten jedes Jahr viele, viele Millionen Haie auf der ganzen Welt aus dummen, falschen medizinischen Gründen; aus Haifischflossensuppe und aus allen möglichen Gründen, die wirklich nur tragisch sind", sagte Stanhope. Die Forscher hoffen, dass ihre Studie mehr Menschen hilft, zu erkennen, wie besonders diese alten Wirbeltiere sind.
"Ich hoffe, dass die Menschen die bemerkenswerten biologischen Anpassungen dieser Tiere erkennen und infolgedessen eine größere Wertschätzung für sie haben", sagte Stanhope.
