Erkundung des Geheimnisses des Grönlandhai zur extremen Langlebigkeit

Es wird angenommen, dass Grönlandhaie Lebensspannen haben, die 400 Jahre erreichen können. Forscher der Universität von Tokio haben nun das erste Genom des Grönlandes auf Chromosomenebene des Grönlandshai (Somniosus microcephalus) sequenziert, wodurch genetische Anpassungen im Zusammenhang mit seiner außergewöhnlichen Lebensdauer, der Immunfunktion und des Überlebens von Tiefsee aufgeführt sind.

Grönland Haie bewohnen die Ozeane im Nordatlantik und im arktischen Ozeane und erreicht eine Länge von über sechs Metern und Gewichten von mehr als 1.400 Kilogramm. Eine Wachstumsrate von ungefähr einem Zentimeter pro Jahr deutet auf eine verlängerte Lebensdauer hin, die durch Radiokarbon -Datierung der Augenlinse bestätigt wird, die eine Person auf etwa 400 Jahre schätzte.

Bestehende genomische Studien zu anderen langlebigen Arten, einschließlich Elefanten und Rockfischen, haben spezifische Genvariationen identifiziert, die mit einer verlängerten Lebensdauer verbunden sind. Vor dieser Studie wurden jedoch keine genomische Forschung über den Grönlandhai durchgeführt.

Große Genomgrößen, technische Herausforderungen bei der Sequenzierung und begrenzte Erhaltungsdaten haben ein umfassendes Verständnis der Grönland -Hai -Biologie behindert. Die Forschungsbemühungen wurden durch Schwierigkeiten eingeschränkt, hochwertiges genomisches Material zu erhalten. Eine umfassende Genomsequenz könnte einen Einblick in die außergewöhnliche Langlebigkeit, die Krebsresistenz und die Anpassungen der Umwelt bieten.

In der Studie mit dem Titel „The Greenland Shark Genom: Einblicke in die Tiefseökologie und die Lebensdauer von Extremen“, „Extreme“, „Extreme“, „Extreme“, „Extreme“ veröffentlicht als Vordruck auf BiorxivDie Forscher führten Sequenzierung des gesamten Genoms durch, um genetische Faktoren im Zusammenhang mit Langlebigkeit und Anpassung von Tiefsee zu untersuchen.

Ein weiblicher Grönlandhai wurde im Kongsfjorden, Svalbard Archipel, im Rahmen einer laufenden Biotelemetrie -Studie gefangen genommen. Gewebeproben (Flossenklammern und Blut) wurden entnommen, bevor der Hai wieder in die Wildnis freigesetzt wurde.

An den Proben wurde eine lang gelesene Genomsequenzierung mit hoher Fidelität durchgeführt, was eine Abdeckung des Genoms von ungefähr 34,5-fach ergab. Eine Genomanordnung im Chromosomen im Maßstab wurde unter Verwendung von Hi-C-Sequenzierungsdaten konstruiert, was zu einem 5,9-Gigabase-Genom mit einer N50-Gerüstlänge von 233 Megabasen führte. Insgesamt wurden 37.125 Proteinkodiergene kommentiert, was einen Vollständigkeitswert von 86,5%erzielte.

Vergleichende Analysen identifizierten 549 erweiterte und 1.461 kontrahierte Genfamilien. Unter den erweiterten Familien zeigten Gene, die an der NF-κB-Signalübertragung, der DNA-Reparatur und der Immunfunktion beteiligt sind, signifikante Erhöhungen. Die Genfamilien von TNF, TLR und LRRFIP, die alle die NF-κB-Signalübertragung regulieren, zeigten eine höhere Kopienzahl als kürzere Haispezies. NF-κB spielt eine entscheidende Rolle für den Zellschutz, die Entzündungsreaktion und die Apoptose, was auf eine genetische Grundlage für eine verlängerte Lebensdauer und Krankheitsresistenz hindeutet.

Mehrere Gene, von denen bekannt ist, dass sie die Krebsunterdrückung beeinflussen, einschließlich Foxf2, FSCN1 und Mad2L1BP, zeigten Anzeichen einer positiven Selektion. FOXF2 reguliert die Tumor -Immunmikroumgebung, während FSCN1 die Zellmigration und das Fortschreiten des Tumors beeinflusst. MAD2L1BP ist an Chromosomenstabilität und DNA -Reparatur beteiligt, Schlüsselprozesse bei der Krebsresistenz.

Grönlandhaie leben in extremen Tiefen mit minimaler Lichtbelastung. Eine Rhodopsin-Gen (RHO) -Variante in dieser Spezies zeigte Aminosäure-Substitutionen, die mit einer spektralen Verschiebung in Richtung blaues Licht übereinstimmen, eine charakteristische Anpassung an Tiefseeumgebungen. Vergleiche mit anderen Chondrichthyan-Arten bestätigten Ähnlichkeiten mit bekannten Tiefseebewohnern, was auf genetische Anpassungen für das Dim-Licht-Sehen hinweist.

Feldbeobachtungen des erfassten Hai zeigten, dass Grönlandhaie auf Tauchlichter unter Wasser und auf nahe gelegene Bewegungen auf Deck reagierte und frühere Annahmen über ihre schlechte Sicht aufgrund von Hornhautparasiten in Frage stellten.

Die Forscher analysierten die Bevölkerungsgenetik zwischen Grönlandhaie und ihren engsten Verwandten, Pacific Sleeper Sharks (Somniosus pacificus). Genomische Daten deuten auf einen langfristigen Rückgang der effektiven Bevölkerungsgröße für Grönlandhaie hin, während pazifische Schläferhaie einen historischen Engpass verzeichnete, gefolgt von Anzeichen einer Erholung der Bevölkerung.

Divergenzschätzungen zeigten zwei genetische Trennungssignale: eine frühere Divergenz vor rund 10 Millionen Jahren und ein neueres genetisches Isolationsereignis vor ungefähr 3 Millionen Jahren. Darüber hinaus legt die Analyse von Homozygotie -Läufen nahe, dass Grönlandhaie möglicherweise in jüngster Zeit Inzucht unterzogen worden sein, während pazifische Schläferhaie Beweise für vergangene Inzucht aufweisen, gefolgt von einer Bevölkerungsausweitung.

Läufe der Homozygotie-Analyse deuteten auf eine höhere Inzucht in Grönlandhaie im Vergleich zu pazifischen Schläferhaie, während die Heterozygotie-Analyse eine langfristige wirksame Bevölkerungsgröße bei Grönlandhaie um das etwa 1,5-mal höhere Bevölkerungsgröße ergab als ihre Verwandten.

Sequenzierungsdaten zeigten mehrere genetische Mechanismen, die möglicherweise mit Langlebigkeit, Krebsresistenz und Immunregulation verbunden waren. Expansionen in NF-κB-verwandten Genen zusammen mit positiv ausgewählten krebsbedingten Genen deuten auf evolutionäre Anpassungen hin, die zu seiner verlängerten Lebensdauer und der Widerstandsfähigkeit der Krankheiten beitragen. Eine spektrale Tuning-Anpassung in Rhodopsin zeigt ein visuelles System an, das für Tiefseebedingungen optimiert ist.

Grönland Haie erreichen die Reife mit ungefähr 150 Jahren und machen sie äußerst anfällig für Überfischungen und Umweltveränderungen. Die Studie bietet eine grundlegende genomische Ressource zum Verständnis der Populationsdynamik, der Evolutionsgeschichte und der potenziellen Erhaltungsstrategien für diese langlebige Arten.

Die Ergebnisse weisen auch auf einen starken Zusammenhang zwischen spezifischen Genfamilien und Langlebigkeit, Immunantwort und Krebsresistenz hin, die eine Grundlage für zukünftige Studien zur menschlichen Alterung bilden.

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