Rekiny żeglują po naszych oceanach od milionów lat (dla porównania, pojawiają się przed drzewami). W tym czasie Ziemia i jej mieszkańcy przeszli monumentalne przemiany, ale rekiny pozostały niezwykle spójne zarówno pod względem biologii, jak i kształtu ciała. Ta niezmienna natura od dawna intryguje naukowców, ale przełomowy międzynarodowy wysiłek badawczy, w którym uczestniczyli eksperci z Niemiec, Australii, Szwecji i Stanów Zjednoczonych, ujawnił niezwykły sekret trwałego dziedzictwa rekinów. To przełomowe badanie, prowadzone i koordynowane przez zespół badawczy pod kierunkiem starszego profesora Manfreda Schartla z Wydziału Biochemii Rozwojowej Uniwersytetu Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), zostało opublikowane w cenionym czasopiśmie Nature Communications, rzuca światło na stabilność genetyczna rekinów i jej dalekosiężne konsekwencje.

W ramach tego naukowego przedsięwzięcia badacze udali się na północno-wschodnie wybrzeże Australii, aby schwytać rekiny epoletowe. Rekin epoletowy (Hemiscyllium ocellatum) to gatunek małego rekina należący do Hemiscylliidae rodzina. Stworzenia te, zwane zwłaszcza „chodzącymi rekinami”, wykazują wyjątkowy sposób poruszania się, przypominający chodzenie po dnie oceanu, stąd ich nazwa. Powszechnie spotykany w zachodnim Pacyfiku, szczególnie w wodach u wybrzeży Australii i Papui Nowej Gwinei, zamieszkujący płytkie rafy koralowe, piaszczyste i skaliste dna morskie. Tutaj prowadzą głównie nocny tryb życia, w nocy żerują na małych bezkręgowcach, takich jak skorupiaki i małe ryby, a w ciągu dnia wycofują się do szczelin i nor w rafach koralowych.

Po przybyciu do Australii zespół założył stację hodowlaną w Australijskim Instytucie Medycyny Regeneracyjnej (ARMI) na Uniwersytecie Monash. W zamkniętym, recyrkulacyjnym systemie morskim trzymano tu grupę rozrodczych rekinów epoletowych, pierwotnie pozyskanych jako dojrzałe osobniki z różnych miejsc w Queensland. Pobrano próbki krwi, a konkretną parę hodowlaną umieszczono w specjalnie zbudowanym zbiorniku, co umożliwiło pobranie jaj o znanym pochodzeniu. Jaja te oznaczono, przeniesiono do oddzielnych akwariów i hodowano do późnych stadiów przed wylęgiem, a następnie zakonserwowano do ekstrakcji DNA. Zespół badawczy najpierw skonstruował wysokiej jakości genom referencyjny, a następnie skrupulatnie zsekwencjonował pełne genomy rodziców rekinów. Ta innowacyjna konfiguracja umożliwiła naukowcom po raz pierwszy genetyczną ocenę współczynnika mutacji w drzewie genealogicznym rekinów.

Ustalenia były zdumiewające. Przy szacowanym współczynniku mutacji wynoszącym 7 × 10-10 na parę zasad na pokolenie, najniższym, jaki kiedykolwiek odnotowano u kręgowców. Ten współczynnik mutacji jest dziesięć do dwudziestu razy niższy niż u ssaków. Na pozór ten niewiarygodnie niski wskaźnik mutacji może wydawać się dobrą wiadomością, szczególnie jeśli chodzi o zachorowalność na raka u rekinów. „Niski wskaźnik mutacji może odegrać w tym decydującą rolę” – wyjaśnia Schartl. Jednak ten genetyczny zastój ma miecz obosieczny. Mutacje odgrywają kluczową rolę we zwiększaniu różnorodności genetycznej w populacjach, umożliwiając adaptację do zmieniającego się środowiska i napędzając postęp ewolucyjny. Ślimakowa ewolucja rekinów naraża je na ryzyko trudności w radzeniu sobie z presją ekologiczną, taką jak przełowienie i utrata siedlisk. I to jest dokładnie to, co się dzieje. Populacje rekinów na całym świecie borykają się z poważnym spadkiem, a wiele z około 530 znanych gatunków jest obecnie na skraju wyginięcia. Ponieważ rekiny zajmują kluczową pozycję w ekosystemach morskich, ich ochrona i zachowanie różnorodności genetycznej stają się sprawą najwyższej wagi.

Niski wskaźnik mutacji obserwowany u rekinów epoletowych można przypisać różnym czynnikom. Jedną z potencjalnych przyczyn jest ich poikilotermiczny charakter, charakterystyczny dla zwierząt zmiennocieplnych o niskim tempie metabolizmu. To, w połączeniu ze skuteczną selekcją oczyszczającą w obrębie gatunku, który może poszczycić się znaczną długoterminową liczebnością populacji, usuwa nieco szkodliwe mutacje. Ten proces selekcji może obejmować faworyzowanie genów odpowiedzialnych za skuteczność naprawy DNA, ponieważ geny utrzymujące stabilność genomu wykazały oznaki pozytywnej selekcji u spodamobranch (w tym rekinów). „Ekstrapolacja naszych ustaleń na inne gatunki rekinów, którym brakuje stabilności wielkości populacji widocznej u rekinów epoletowych, sugeruje, że podobnie niski wskaźnik mutacji może skutkować długoterminowymi negatywnymi skutkami wąskich gardeł populacyjnych u gatunków już zagrożonych i przełowionych” – stwierdzają autorzy. „Dlatego nasze badanie dostarcza przekonujących dowodów na potrzebę priorytetowego potraktowania ochrony pozostałej różnorodności genetycznej globalnych populacji rekinów”.

Obserwuj mnie na Świergot lub LinkedIn. Wymeldować się moja strona internetowa.