Гренландские акулы (Somniosus microcephalus) — гиганты холодных глубин. Они медлительны, вырастают до шести метров в длину, а их масса иногда превышает тонну. Эти существа десятилетиями оставались загадкой для науки: они обитают в темноте под толщей льда, а половой зрелости достигают лишь к 150 годам. Их долголетие не имеет аналогов среди позвоночных.
В 2016 году радиокарбонный анализ хрусталика глаза акулы показал, что возраст одной из особей составил 392±120 лет. Это сделало ее рекордсменом по продолжительности жизни среди позвоночных.
Но генетические механизмы такого долголетия оставались неизвестными. Главная загадка — почему эти существа редко подвержены раку, хотя крупные животные обычно более уязвимы к онкопатологиям.
Международная команда морских биологов во главе с Шигехару Киножитой (Shigeharu Kinoshita) из Токийского впервые секвенировала геном гренландской акулы. Исследователи собрали 86,5% генома и обнаружили около 37 000 генов. Сравнив данные с геномами других акул — китовой (доживает до 54 лет) и бамбуковой (до 25 лет), — исследователи нашли ключевое отличие в продолжительности жизни этих существ.
Статья по теме: Гренландские акулы признаны рекордсменами по долголетию среди позвоночных: биологи нашли особь, которой почти 400 лет
У гренландских акул выявили расширенные генные семейства, отвечающие за стабильность хромосом и репарацию (восстановление) ДНК. Например, гены TNF, TLR и LRRFIP, активирующие сигнальный путь NF-κB, представлены в 14, 12 и 31 копии соответственно. У короткоживущих акул таких копий в разы меньше. Если NF-κB работает некорректно, клетки начинают бесконтрольно делиться, а патогены ускользают от иммунной системы. У гренландских акул повышенная активность NF-κB, вероятно, усиливает защиту от хронических заболеваний: регулирует иммунный ответ, подавляет опухоли и запускает восстановление клеток.
Интересно, что похожие изменения в генах NF-κB нашли у красных морских ежей (Mesocentrotus franciscanus), которые живут более 100 лет. Это указывает на универсальную стратегию долголетия в животном мире.
Статья по теме: Морские биологи пытаются понять, что убивает белых акул у берегов Канады и США
У долгоживущих животных риск онкопатологий должен быть высоким из-за числа клеток в организме. Но гренландская акула избегает этого парадокса. В ее геноме найдены гены FOXF2, FSCN1 и MAD2L1BP, которые подавляют рост опухолей и контролируют деление клеток. У Somniosus microcephalus в 14 раз больше копий гена CGNL1, чем у других видов. Этот ген участвует в формировании межклеточных контактов, он также встречается у людей-долгожителей.
С 2019 года гренландская акула занесена в Красную книгу как уязвимый вид. Анализ ДНК этих животных показал, что их численность сокращается последние 240–505 тысяч лет. Ближайший родственник гренландских акул — тихоокеанская полярная акула (Somniosus pacificus) — пережил «бутылочное горлышко» (резкое сокращение популяции), но затем вид восстановился. У гренландских акул выше уровень инбридинга (форма гомогамии, скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов), что говорит о трудностях в поиске партнеров.
Расшифровка генома гренландской акулы — прорыв в биологии старения. Ученые надеются, что открытые генетические механизмы помогут в борьбе со старением и раком у людей.
Результаты исследования команды Киножита опубликованы на сайте электронного архива препринтов и научных работ по биологии bioRxiv.org.