Per una moltitudine di ragioni, i grandi squali bianchi dovrebbero essere considerati i supereroi della natura che abitano gli oceani: sono grandi e forti, vivono lunghe vite, possono guarire le loro ferite molto velocemente ed è anche probabile che raramente si ammalino di cancro. Ma come è possibile che questi antichi giganti abbiano così tanti tratti da supereroi? Gli scienziati hanno ora fatto un passo importante verso la risposta a questa domanda decodificando l'intero genoma del grande squalo bianco.
Un team internazionale di ricercatori guidato da scienziati del Save Our Seas Foundation Shark Research Center e Guy Harvey Research Institute presso la Nova Southeastern University in Florida hanno sequenziato il genoma del grande squalo bianco (Carcharodon carcharias) e lo ha confrontato con i genomi di diverse altre specie di vertebrati. Il team ha scoperto una ricchezza di insolite caratteristiche genetiche che potrebbero spiegare perché gli squali bianchi sono i supereroi (o supercattivi, se sei un leone marino grassoccio) del mare. Il loro studio è stato pubblicato online lunedì (18 febbraio) sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences.
La stabilità genetica è la chiave
Il sequenziamento del genoma del grande squalo bianco non era un compito da poco: il genoma consisteva in 4,63 miliardi di paia di basi (le molecole contenenti azoto che compongono i "pioli" della scala del DNA), che è circa 1,5 volte la dimensione del genoma umano. "È uno sforzo piuttosto impressionante", ha dichiarato Dovi Kacev, ecologo molecolare marino e ricercatore presso il Centro di ricerca sulla pesca nel sud-ovest della National Marine Fisheries Services in California, che non è stato coinvolto nello studio.
Quasi il 60 percento del genoma dello squalo bianco consisteva in ripetute sequenze genetiche, che è simile a ciò che si vede nel genoma umano. La particolarità del genoma dello squalo bianco era che molte di quelle regioni ripetute sono codici per un gruppo speciale di geni noti come LINE.
"Questi fanno copie di se stessi e poi si reinseriscono in modo casuale in varie posizioni del genoma, e nel processo fanno rotture a doppio filamento nel DNA che devono essere riparate", ha affermato Michael Stanhope, un biologo evoluzionista della Cornell University di New York . Stanhope ha co-condotto lo studio con Nicholas Marra e Mahmood Shivji, biologi della conservazione presso la Nova Southeastern University.
Quelle frequenti rotture nel DNA rendono instabile il genoma, il che di solito porta a un rischio maggiore di mutazioni genetiche che causano problemi che possono portare al cancro. Ma gli squali bianchi sembrano essersi evoluti un modo per evitare tale instabilità genomica.
I ricercatori hanno scoperto che il genoma dello squalo bianco conteneva molti geni responsabili del mantenimento della stabilità genetica - cose come i geni di riparazione del DNA e i geni che sopprimono il tumore. E quando i ricercatori hanno confrontato i geni di stabilità dello squalo bianco con geni analoghi in altri vertebrati, hanno trovato piccoli cambiamenti nella sequenza genetica che suggeriscono un modello specifico di adattamento evolutivo per questi geni negli squali bianchi.
"Pensalo come un perfezionamento del ruolo di questi geni nel mantenimento della stabilità del genoma nello squalo bianco", ha affermato Stanhope.
Le persone hanno ipotizzato che gli squali abbiano un tasso molto più basso di cancro rispetto ad altri animali, ma "non ci sono molti dati reali per dirlo con certezza", ha detto Kacev. Tuttavia, l'abbondante presenza di geni di stabilità appositamente adattati potrebbe spiegare la potenziale resistenza al cancro.
"Se vuoi prevenire il cancro, devi mantenere la stabilità del tuo genoma", ha detto Stanhope, il che significa evitare mutazioni genetiche. Un accumulo di mutazioni in eccesso porta al cancro, ma il genoma degli squali sembra specificamente progettato per prevenirlo. "Queste sono cose che dovremmo testare in laboratorio, però, per sapere davvero", ha detto.
Stanhope ha anche avvertito che mentre gli squali bianchi potrebbero avere un adattamento genetico per impedire loro di contrarre il cancro, ciò non significa che il consumo di prodotti a base di squalo potrebbe impedire a un essere umano di ammalarsi di cancro, nonostante ciò che i sostenitori della "medicina alternativa" potrebbero affermare.
E le loro altre abilità speciali ...
La genetica può anche spiegare un altro dei superpoteri dello squalo bianco: la capacità di guarire rapidamente. Il team ha scoperto diversi geni di squalo bianco che sono noti per svolgere ruoli importanti nei processi di guarigione delle ferite dei vertebrati. E, simili ai geni di stabilità, i geni di guarigione delle ferite nello squalo bianco erano sottoposti allo stesso tipo di pressioni di selezione evolutive positive, il che significa che il numero di questi tratti benefici aumenta.
"Abbiamo anche trovato un arricchimento di geni sia per la guarigione delle ferite che per i geni di stabilità del genoma nello squalo bianco rispetto ad altri vertebrati", ha affermato Stanhope. In altre parole, il genoma dello squalo bianco ha una proporzione più elevata di questi tipi di geni rispetto a quanto visto in altri genomi dei vertebrati.
Mentre il team ha scoperto una serie di geni che potrebbero essere responsabili di molte delle abilità del super-squalo del grande bianco, c'era una caratteristica che non era chiaramente spiegata dal genoma: lo sniffer sensibile dello squalo.
Gli squali sono noti per avere un acuto senso dell'olfatto, quindi i ricercatori si aspettavano di trovare numerosi geni del recettore olfattivo (OR), che sono i geni responsabili degli efficaci schnoz di altri vertebrati. Ma il genoma dello squalo bianco conteneva eccezionalmente pochi di questi geni. Ciò che i ricercatori hanno scoperto invece era un'altra categoria di geni, chiamati geni vomeronasali. Questi geni possono anche essere coinvolti nella percezione dell'olfatto, ma normalmente non sono così abbondanti come i geni OR, ha affermato Stanhope. Nel genoma dello squalo bianco, tuttavia, ci sono più di una dozzina di geni vomeronasali, quindi i ricercatori hanno suggerito che forse quei geni guidano la percezione dell'olfatto nello squalo bianco.
"Siamo ancora a un punto in cui stiamo grattando la superficie, ma avere questa sequenza genomica ci dà un punto di partenza per affrontare queste domande in modo più dettagliato", ha detto Kacev. Questa ricerca aiuterà indubbiamente a rispondere anche a domande su altre specie, ha aggiunto. "Comprendere il genoma dello squalo bianco non è importante solo per lo squalo bianco, ma è anche un punto di partenza o un punto di partenza per comprendere le specie correlate."
I grandi squali bianchi sono una delle creature marine più conosciute al mondo, ma le loro popolazioni stanno lottando mentre le persone continuano a cacciarli per paura e avidità. "Le persone hanno queste immagini che sono raffigurate in film e programmi TV come queste macchine per uccidere", ha detto Kacev. Tuttavia, la realtà è che gli umani uccidono molti più squali che gli squali uccidono gli umani.
"Gli umani uccidono molti, molti milioni di squali ogni anno in tutto il mondo per motivi stupidi e falsi di medicina; per zuppa di pinne di squalo e ogni sorta di ragioni che sono solo tragiche, davvero", ha detto Stanhope. I ricercatori sperano che il loro studio aiuti più persone a rendersi conto di quanto siano speciali questi antichi vertebrati.
"Spero che le persone riconoscano i notevoli adattamenti biologici di questi animali e, di conseguenza, abbiano un maggiore apprezzamento per loro", ha affermato Stanhope.
