그린란드 상어는 그다지 매력적이지 않습니다. 거대한 몸에 사포 같은 피부가 덮여 있다. 짧은 지느러미가 옆으로 불편하게 놓여 있습니다. 항상 흐릿한 눈은 종종 상어가 북대서양과 북극해의 깊은 곳을 천천히 배회할 때 어울리는 벌레 같은 기생충의 인큐베이터입니다.
그러나 외모에 관계없이 이 종은 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 최대 약 400년까지 살 수 있습니다. 이제 유럽과 미국의 국제 과학자 팀이 그린란드 상어의 게놈 지도를 성공적으로 작성하여 과학자들에게 이 상어의 탁월한 수명의 비결을 발견할 수 있는 기회를 제공했습니다.
이번 연구를 이끈 독일 라이프니츠 노화연구소와 프리드리히 쉴러 대학교 예나의 전산생물학자인 스티브 호프만(Steve Hoffman)은 “이 동물이 그렇게 오래 살 수 있게 하는 메커니즘에 대한 조사는 어느 시점에서는 게놈 서열 분석이 필요할 것”이라고 말했다.
결과는 다음과 같은 형식으로 발표되었습니다. bioRxiv의 사전 인쇄이 연구는 상어의 유전적 구성에 대한 포괄적인 종합을 제공합니다. 또한 상어의 예외적인 수명을 담당할 수 있는 DNA 복구와 관련된 중복 유전자 네트워크를 포함하여 특정 유전자와 생물학적 메커니즘에 대한 예비 통찰력을 제공합니다.
과학자들은 그린란드 상어가 매우 큰 게놈을 가지고 있음을 발견했습니다. 약 65억 개의 DNA “염기쌍” 또는 빌딩 블록으로, 이는 인간의 약 두 배이며 지금까지 서열 분석된 상어의 게놈 중 가장 큰 게놈입니다.
이번 연구의 주 저자이자 라이프니츠 노화 연구소와 보훔 루르 대학의 생물정보학자인 아르네 삼(Arne Sahm)은 “우리는 이것이 그렇게 클 것이라고는 상상도 못했습니다.”라고 말했습니다.
놀랍게도 게놈의 2/3 이상이 전이 요소 또는 전이 유전자로 알려진 반복 유전자로 구성되었습니다. 이러한 동일한 유전자는 다른 유전자에 삽입되고 복사 및 붙여넣기 메커니즘을 통해 자가 복제됩니다. 그렇게 함으로써 그들은 종종 유전자의 정상적인 기능을 방해하고 돌연변이, 삭제 또는 복제를 일으킬 수 있으며, 이는 유기체의 질병이나 발달 문제로 이어질 수 있습니다.
호프만 씨는 “그들은 기생충, 유전적 기생충이고 평판이 매우 나쁘다”고 말했다.
이러한 결과로 인해 연구자들은 상어가 그렇게 많은 해로운 유전자를 가지고 있다면 어떻게 그렇게 오랫동안 살 수 있는지 궁금해하게 되었습니다. 그들은 그린란드 상어가 DNA 복구에 관련된 유전자를 복제하기 위해 이러한 점프 유전자의 기계를 탈취하는 독특한 방법을 진화시켰을 수도 있다고 제안했습니다.
“이 동물들은 인간보다 오래 산다. 야생에서 약이나 병원, 의료 서비스 없이 그렇게 산다”고 영국 버밍엄 대학의 분자 노인학자인 조앙 페드로 데 마갈레스(João Pedro de Magalhaes)는 말했다. 공부하다.
그는 상어를 연구하는 것이 언젠가 과학자들이 인간에게 “임상적 이점을 가져올 수 있는 암 치료법, 예방 조치 또는 암에 대한 더 큰 기본 이해를 개발하는 데 도움이 될 것”이라고 덧붙였습니다.
상어의 놀라운 수명은 2016년에 랜드마크가 발견되면서 처음으로 부각되었습니다. 그는 공부한다 사이언스(Science) 저널에 발표된 연구에서는 방사성 탄소 연대 측정 및 모델링 기술을 사용하여 그린란드 상어 28마리의 나이를 추정했습니다.
연구자들은 나이가 많은 상어가 최대 약 400년까지 살 수 있으며 약 150세에 성적으로 성숙해지는 것을 발견했습니다.
그 이후로 전 세계의 과학자들은 이 종이 어떻게 그렇게 오래 살 수 있는지 이해하기 위해 그린란드 상어를 연구하기 시작했습니다. 어떤 사람들은 마음을 연구합니다. 다른 사람들은 신진대사에 초점을 맞추고 많은 사람들이 행동과 환경을 모니터링합니다.
그 노력의 정점은 그린란드 상어 게놈의 공개였습니다. 지난 5년 동안 최소 3개 팀이 완전한 상어 게놈을 생산하기 위해 경쟁했습니다.
호프만과 그의 동료들은 전체 DNA의 약 92%를 차지하는 상어 게놈을 최초로 발표했습니다.
이번 연구에 참여하지 않은 버밍엄 앨라배마 대학의 생물학자인 스티븐 오스타드는 “우리는 이전에 이 바이러스의 게놈에 대해 아무것도 몰랐지만 이제 완전한 게놈 서열을 분석했습니다.”라고 말했습니다. 정말 환상적이에요.”
이 지점에 도달하려면 팀원들이 그린란드 상어를 잡아 도살하고 척수 조직 샘플을 채취한 그린란드 해안에서 여러 차례의 탐험을 포함하여 광범위한 현장 작업이 필요했습니다.
그런 다음 조직 샘플을 저온에 보관한 후 라이프니츠 연구소로 보내 DNA를 추출하고 서열을 분석한 후 다른 상어의 것과 비교했습니다. 궁극적으로 팀은 단일 상어의 뇌 조직에서 DNA 서열을 분석할 수 있었습니다.
한 가지 주요 발견은 DNA 복구에 역할을 하는 그린란드 상어에서만 발견되는 81개 유전자 네트워크를 식별한 것입니다.
연구자들은 정상적인 DNA 복구 유전자가 더 많은 유전자를 복사하고 붙여넣기 위해 점핑 유전자의 메커니즘을 이용하도록 진화했다고 가정했습니다. 이 과정은 유전자 점프로 인한 누적된 손상을 막고 상어의 DNA 복구 능력을 향상시키는 데 도움이 되었을 수 있습니다.
이 네트워크의 중심에는 DNA 복구 및 종양 억제와 관련된 TP53이라는 잘 알려진 유전자가 있었습니다.. 에이 그는 공부한다 2016년에 발표된 연구에 따르면 코끼리는 이 유전자의 20개 사본을 보유하고 있으며 과학자들은 이 유전자가 동물의 암에 대한 강한 저항력에 원인이 될 수 있다고 믿고 있습니다. 이 유전자는 그린란드 상어에서도 구조적으로 변경된 것으로 밝혀졌지만, 팀은 이러한 변화가 상어 수명을 향상시킬 수 있는지 여부를 계속 평가하고 있습니다.
Austad 박사는 상어 발견이 흥미롭다고 말했지만, 반복을 통해 항상 많은 것이 밝혀지는 것은 아니라고 경고했습니다. “많은 유전자가 특별한 결과 없이 복제됩니다.”라고 그는 말했습니다.
그는 연구자들이 이러한 발견을 다른 종의 살아있는 세포에 적용하는 방법, 즉 그린란드 상어 세포를 성장시켜 줄기 세포로 전환하고 심장이나 뇌 세포로 분화하는 노력을 이해해야 한다고 덧붙였습니다.
“그러면 당신은 땜질을 할 수 있고, 그런 다음 게놈을 조작할 수 있습니다”라고 Austad 박사는 말했습니다.
Sahm 씨는 그의 팀이 태평양 잠자는 상어와 같이 수명이 짧지만 진화론적으로 그린란드 상어와 더 유사한 종의 게놈 서열을 분석하기를 희망한다고 말했습니다. 이것은 또한 그린란드 상어가 그렇게 오래 살 수 있는 이유를 밝힐 수도 있습니다.
Austad 박사는 연구가 어떤 방향으로 진행되든 그린란드 상어 연구에 있어 흥미로운 시기라고 말했습니다. “이제 재미가 시작됩니다. 이제 게놈이 있으므로 가설을 개발하고 테스트하는 것이 중요합니다.”라고 그는 덧붙였습니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”