Hiu ini hidup selama 400 tahun… dan DNA-nya mungkin menjelaskan alasannya.

Hiu Greenland tidak terlalu menarik. Tubuhnya yang besar ditutupi kulit yang bentuknya seperti amplas. Sirip pendeknya terletak tidak nyaman di sisinya. Matanya, yang selalu keruh, sering kali menjadi inkubator parasit mirip cacing yang berkeliaran saat hiu perlahan mengembara ke kedalaman Samudra Atlantik Utara dan Arktik.

Namun terlepas dari penampilannya, spesies ini memiliki kemampuan yang luar biasa: dapat hidup hingga sekitar 400 tahun. Kini, tim ilmuwan internasional dari Eropa dan Amerika Serikat telah berhasil memetakan genom hiu Greenland, sehingga memberikan kesempatan kepada para ilmuwan untuk menemukan rahasia umur panjang hiu yang luar biasa ini.

“Penyelidikan apa pun terhadap mekanisme yang memungkinkan hewan ini hidup begitu lama pada suatu saat akan memerlukan pengurutan genom,” kata Steve Hoffman, ahli biologi komputasi di Institut Penuaan Leibniz dan Universitas Friedrich Schiller Jena di Jerman, yang memimpin penelitian tersebut.

Hasilnya dipublikasikan dalam formulir Pracetak di bioRxivStudi ini memberikan sintesis komprehensif mengenai susunan genetik hiu. Hal ini juga memberikan wawasan awal mengenai gen spesifik dan mekanisme biologis, termasuk jaringan duplikat gen yang terlibat dalam perbaikan DNA, yang mungkin bertanggung jawab atas umur hiu yang luar biasa.

Para ilmuwan telah menemukan bahwa hiu Greenland memiliki genom yang sangat besar: sekitar 6,5 miliar “pasangan basa” DNA, atau bahan penyusun – sekitar dua kali lebih banyak dari genom manusia, dan genom terbesar dari hiu mana pun yang pernah diurutkan.

“Kami tidak dapat membayangkan ukurannya akan sebesar ini,” kata Arne Sahm, ahli bioinformatika di Leibniz Institute for Aging dan Ruhr University Bochum, yang merupakan penulis utama studi tersebut.

Anehnya, lebih dari dua pertiga genom terdiri dari gen berulang yang dikenal sebagai elemen transposable atau gen transposable. Gen yang sama ini dimasukkan ke dalam gen lain dan mereplikasi diri melalui mekanisme salin dan tempel. Dalam hal ini, mereka seringkali mengganggu fungsi normal gen dan dapat menyebabkan mutasi, penghapusan atau duplikasi, yang dapat menyebabkan berkembangnya penyakit atau masalah perkembangan pada organisme.

“Mereka adalah parasit, parasit genetik, dan mereka mempunyai reputasi yang sangat buruk,” kata Mr. Hoffman.

Hasil ini membuat para peneliti bertanya-tanya bagaimana hiu bisa hidup begitu lama jika mereka membawa begitu banyak gen berbahaya. Mereka berpendapat bahwa hiu Greenland mungkin telah mengembangkan cara unik untuk membajak mesin gen pelompat ini untuk menduplikasi gen yang terlibat dalam perbaikan DNA.

“Ini adalah hewan yang hidup lebih lama dari manusia, dan mereka melakukannya di alam liar, tanpa obat-obatan, rumah sakit, atau layanan kesehatan,” kata João Pedro de Magalhaes, ahli gerontologi molekuler di Universitas Birmingham di Inggris, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut. belajar.

Dia menambahkan bahwa mempelajari hiu suatu hari nanti mungkin bisa membantu para ilmuwan “mengembangkan pengobatan kanker, tindakan pencegahan, atau pemahaman dasar yang lebih luas tentang kanker yang akan memberikan manfaat klinis” pada manusia.

Umur panjang hiu yang luar biasa pertama kali disorot pada tahun 2016, ketika sebuah landmark ditemukan Dia belajar Sebuah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Science menggunakan teknik penanggalan dan pemodelan radiokarbon untuk memperkirakan usia 28 hiu Greenland.

Para peneliti menemukan bahwa hiu yang lebih tua dapat hidup hingga sekitar 400 tahun, dan mencapai kematangan seksual pada usia sekitar 150 tahun.

Sejak itu, para ilmuwan dari seluruh dunia mulai mempelajari hiu Greenland untuk memahami bagaimana spesies ini bisa hidup begitu lama. Beberapa orang mempelajari isi hatinya; Yang lain fokus pada metabolismenya, dan banyak yang memantau perilaku dan lingkungannya.

Puncak dari upaya ini adalah terungkapnya genom hiu Greenland. Dalam lima tahun terakhir, setidaknya tiga tim telah berlomba untuk menghasilkan genom hiu yang lengkap.

Hoffman dan rekan-rekannya adalah orang pertama yang mempublikasikan genom hiu, yang mencakup sekitar 92 persen dari keseluruhan DNA.

“Sebelumnya kami tidak mengetahui apa pun tentang genom virus ini, dan sekarang kami memiliki rangkaian genom lengkap,” kata Steven Austad, ahli biologi di Universitas Alabama di Birmingham, yang tidak terlibat dalam penelitian ini ini luar biasa.”

Untuk mencapai titik ini memerlukan kerja lapangan yang ekstensif, termasuk beberapa ekspedisi di lepas pantai Greenland, di mana anggota tim menangkap, memusnahkan hiu Greenland, dan mengambil sampel jaringan sumsum tulang belakang mereka.

Sampel jaringan tersebut kemudian disimpan pada suhu rendah dan dikirim ke Institut Leibniz, tempat DNA diekstraksi, diurutkan, dan dibandingkan dengan DNA hiu lainnya. Pada akhirnya, tim mampu mengurutkan DNA dari jaringan otak seekor hiu.

Salah satu temuan kuncinya adalah identifikasi jaringan 81 gen yang hanya ditemukan pada hiu Greenland yang berperan dalam perbaikan DNA.

Para peneliti berhipotesis bahwa gen perbaikan DNA normal berevolusi untuk mengeksploitasi mekanisme gen pelompat untuk menyalin dan menempelkan lebih banyak gen tersebut. Proses ini mungkin telah membantu mereka melawan akumulasi kerusakan yang disebabkan oleh lompatan gen dan meningkatkan kemampuan perbaikan DNA hiu.

Inti dari jaringan ini adalah gen terkenal yang disebut TP53, yang dikaitkan dengan perbaikan DNA dan penekanan tumor.. A Dia belajar Sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2016 menunjukkan bahwa gajah membawa 20 salinan gen ini, dan para ilmuwan percaya bahwa gen ini mungkin bertanggung jawab atas ketahanan hewan yang kuat terhadap kanker. Gen ini juga ditemukan mengalami perubahan struktural pada hiu Greenland, meskipun tim masih menilai apakah perubahan ini akan meningkatkan umur hiu.

Dr Austad mengatakan temuan hiu ini menarik, namun memperingatkan bahwa pengulangan tidak selalu mengungkapkan banyak hal. “Banyak gen yang diduplikasi tanpa konsekuensi tertentu,” katanya.

Dia menambahkan bahwa para peneliti perlu memahami bagaimana menerapkan temuan ini pada sel hidup dari spesies yang berbeda, sebuah upaya yang mungkin memerlukan pertumbuhan sel hiu Greenland, mengubahnya menjadi sel induk dan membedakannya menjadi sel jantung atau otak, misalnya.

“Kemudian Anda dapat mengotak-atik – dan kemudian Anda dapat memanipulasi genomnya,” kata Dr. Austad.

Sahm mengatakan timnya berharap dapat mengurutkan genom spesies yang berumur pendek namun secara evolusi lebih mirip dengan hiu Greenland, seperti hiu tidur Pasifik. Hal ini mungkin juga menjelaskan apa yang memungkinkan hiu Greenland bisa hidup begitu lama.

Dr Austad mengatakan, apa pun arah penelitian yang diambil, ini adalah saat yang menarik bagi penelitian hiu di Greenland. “Sekarang kesenangannya dimulai,” tambahnya. “Sekarang kita sudah memiliki genomnya, tinggal mengembangkan hipotesis dan kemudian mengujinya.”