قرش جرينلاند ليس جذابًا تمامًا. إطارها الضخم مغطى بجلد ورق الصنفرة. زعانفها، متوقفة، تجلس بشكل محرج على جانبها. وعيونها، الغائمة دائمًا، غالبًا ما تستضيف طفيليات تشبه الديدان التي يتجول فيها القرش ببطء في أعماق شمال المحيط الأطلسي والمحيط المتجمد الشمالي.
ولكن من ناحية أخرى، يتمتع هذا النوع بقدرة مذهلة: فهو قادر على العيش لمدة تصل إلى 400 عام تقريبًا. الآن، قام فريق دولي من العلماء من أوروبا والولايات المتحدة برسم خريطة الجينوم لسمك القرش في جرينلاند، مما أعطى العلماء فرصة لتجميع سر طول العمر الرائع لسمك القرش.
وقال ستيف هوفمان، عالم الأحياء الحسابي في معهد لايبنيز للشيخوخة وجامعة فريدريش شيلر جينا: “إن أي بحث حول آليات كيفية عيش هذا الحيوان لفترة طويلة سيتطلب في مرحلة ما التسلسل الجيني”. وقادت الدراسة ألمانيا.
النتائج، نشرت باسم الطباعة المسبقة على bioRxivتقديم تجميع شامل للتركيب الجيني لسمك القرش. وهذا يوفر رؤى أولية حول 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.
ووجد العلماء أن أسماك قرش جرينلاند تمتلك جينومات كبيرة للغاية: حوالي 6.5 مليار “زوج أساسي” من الحمض النووي، أو وحدات بناء، أي ضعف ما لدى البشر، وأكبر جينوم لأي سمكة قرش أخرى تم تسلسلها حتى الآن.
وقال آرني سام، خبير المعلومات الحيوية في معهد لايبنيز للشيخوخة وجامعة الرور في بوخوم: “لم نكن نتصور أن الأمر سيكون بهذا الحجم”.
ومن المثير للدهشة أن ثلثي الجينات تتكون من جينات متكررة تسمى عناصر قابلة للنقل أو جينات قافزة. تقوم هذه الجينات بإدخال نفسها في الآخرين وإنشاء نسخ ذاتية من خلال آلية النسخ واللصق. ومن خلال القيام بذلك، فإنها غالبًا ما تعطل الوظيفة الطبيعية للجينات، مما يسبب طفرات أو عمليات حذف أو ازدواجية يمكن أن تؤدي إلى تطور أمراض أو مشاكل في النمو في الكائن الحي.
قال السيد: “هذه طفيليات، طفيليات وراثية”. قال هوفمان. “لديهم سمعة سيئة للغاية.”
هذه النتائج جعلت الباحثين يتساءلون كيف يمكن لأسماك القرش أن تعيش لفترة طويلة إذا كانت تحمل مثل هذه الأعداد الكبيرة من هذه الجينات الضارة. واقترحوا أن قرش جرينلاند ربما يكون قد طور طريقة فريدة لاختطاف آلية هذه الجينات القافزة لنسخ الجينات المشاركة في إصلاح الحمض النووي.
وقال جواو بيدرو دي ماجالهاس، عالم الأحياء الجزيئية بجامعة برمنجهام في إنجلترا: “هذه حيوانات تعيش لفترة أطول من البشر، وتفعل ذلك في البرية دون أدوية أو مستشفيات أو رعاية صحية”. يذاكر
وقال إن دراسة أسماك القرش يمكن أن تساعد العلماء يوما ما على “تطوير علاجات للسرطان أو تدابير وقائية، أو تطوير فهم أكثر جوهرية للسرطان يمكن أن يؤدي إلى فوائد سريرية لدى البشر”.
ظهر العمر الرائع لسمك القرش لأول مرة في عام 2016 يذاكر استخدمت دراسة نشرت في مجلة ساينس طرق التأريخ بالكربون المشع وتقنيات النمذجة لتقدير أعمار 28 قرشًا في جرينلاند.
وجد الباحثون أن أقدم أسماك القرش يمكن أن تعيش لمدة 400 عام تقريبًا وتصل إلى مرحلة النضج الجنسي بحلول عام 150.
من المثير للاهتمام أن العلماء في جميع أنحاء العالم يدرسون أسماك القرش في جرينلاند لفهم كيفية العيش لفترة طويلة بشكل أفضل. البعض يرى قلبه. ويشارك آخرون في عملية التمثيل الغذائي، والعديد منهم يراقبون سلوكه وبيئته.
كانت القمة هي كشف الجينوم الخاص بسمك القرش في جرينلاند. في السنوات الخمس الماضية، تسابقت ثلاثة فرق على الأقل لتسلسل الجينوم الكامل لسمكة القرش.
كان هوفمان ومعاونوه أول من نشر الجينوم الخاص بالقرش، والذي يشكل 92% من الحمض النووي الخاص به بالكامل.
يقول عالم الأحياء ستيفن أوستاد من جامعة ألاباما في برمنغهام، والذي لم يشارك في الدراسة: “لم نكن نعرف أي شيء عن جينومه من قبل، والآن لدينا تسلسل جينوم كامل”.
من خلال إنجاز عمل ميداني واسع النطاق، بما في ذلك عدة رحلات قبالة سواحل جرينلاند، تمكن أعضاء الفريق من القبض على أسماك قرش جرينلاند والقتل الرحيم لها، وأخذوا عينات من الأنسجة من حبالهم الشوكية.
وتم 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 المخ المأخوذة من سمكة قرش.
حدد اكتشاف رئيسي شبكة مكونة من 81 جينًا تم العثور عليها فقط في أسماك القرش في جرينلاند ولعبت دورًا في إصلاح الحمض النووي.
افترض الباحثون أن الجينات التقليدية لإصلاح الحمض النووي تطورت لاستغلال آلية قفز الجينات لنسخ نفسها ولصقها. وربما ساعدتهم هذه العملية على مواجهة الأضرار المتراكمة الناجمة عن قفز الجينات وتحسين قدرات إصلاح الحمض النووي لدى أسماك القرش.
وفي مركز هذه الشبكة كان هناك جين معروف يسمى TP53، وهو متورط 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 قد يكون مسؤولا عن مقاومة الحيوانات القوية للسرطان. تم العثور على أسماك القرش في جرينلاند قد تم تغيير الجين، على الرغم من أن الفريق لا يزال يقيم ما إذا كان التغيير سيزيد من عمر القرش.
نتائج القرش مبهرة يا دكتور. قال أوستاد، لكنه حذر من أن النسخة لا تكون مكشوفة دائمًا بشكل كبير. وقال: “العديد من الجينات مكررة وليس لها تأثير محدد”.
يحتاج الباحثون إلى فهم كيفية تطبيق هذه النتائج على أنواع مختلفة من الخلايا، مثل زراعة خلايا قرش جرينلاند، وتحويلها إلى خلايا جذعية، وتمييزها إلى خلايا قلب أو دماغ.
قال الدكتور أوستاد: «بعد ذلك يمكنك التلاعب، ومن ثم يمكنك التعامل مع الجين».
السيد. قال سام. وقد يلقي الضوء أيضًا على الأسباب التي تمكن أسماك القرش في جرينلاند من العيش لفترة طويلة.
وقال الدكتور أوستاد إن هذا وقت مثير بالنسبة لأبحاث أسماك القرش في جرينلاند، بغض النظر عن الاتجاه الذي يتخذه البحث. وقال “الآن تبدأ المتعة”. “والآن بعد أن أصبح لدينا الجينوم، أصبحت مسألة توليد الفرضيات ثم اختبارها.”
