Stope mutacija kod kitova mnogo su veće nego što se mislilo

Međunarodni tim naučnika, pod vođstvom Groningenskog univerziteta u Holandiji i Centra za obalska istraživanja u Sjedinjenim Državama, proučavao je DNK porodičnih grupa iz četiri različite vrste kitova u cilju procene njihovih mutacionih stopa.

Rezultati su pokazali mnogo veće stope mutacija nego što se ranije mislilo, a koje su slične stopama kod manjih sisara kao što su ljudi, majmuni i delfini, piše EurekAlert.

Pomoću novoutvrđenih stopa, naučnici su zaključili da je broj grbavih kitova na severu Atlantika pre lova na kitove bio 86% manji nego što su ranije studije sugerisale. Ova studija je prvi dokaz da ovaj metod može biti upotrebljen za procenu stopa mutacije kod divljih populacija.

Preporučujemo

Stopa mutacije predstavlja ključni parametar u genetici i genomici, gde se koristi za određivanje stopa evolucije i adaptacije. Takođe se koristi za izračunavanje broja kitova u okeanima pre nego što su desetkovani masovnim komercijalnim kitolovom. Međutim, procena stope kojom se nove mutacije javljaju kod kitova, ili bilo koje divlje vrste, nije nimalo laka.

Metod porekla

Dugo je filogenetski metod korišćen za merenje stopa mutacije. Taj metod koristi fosilne podatke od različitih vrsta radi procene kad su se razdvojile. Zatim se DNK tih vrsta upoređuje da bi se izračunalo koliko mutacija mora da se desilo od razdvajanja.

„Međutim, fosilni podaci nisu toliko egzaktni. I neke mutacije su možda nestale tokom vremena“, kaže Per Palsbol, profesor morske evolucije i konzervacije na Univerzitetu u Groningenu.

Noviji pristup je metod porekla, koji koristi genome para roditelja i njihovog potomstva radi identifikacije novih mutacija kod potomstva. Ovaj direktniji metod oslanja se na vrlo malo pretpostavki i idealan je za poređenje stopa mutacije između različitih vrsta, poput kitova i ljudi.

Pogotovo kod divljih vrsta, izazov je da se dođe do uzoraka tkiva oba roditelja i njihove dece. „Metod je korišćen samo kod nekoliko životinja koje žive u divljini, kao što su par vukova i njihovi vučići. Takođe je upotrebljen za procenu stopa mutacije kod životinja u zoološkom vrtu, mada nije sigurno da to odražava stope mutacije u divljini, gde su okolnosti veoma drugačije“, rekao je prvi autor studije Markos Suares Menendes.

Međutim, naučnici iz Holandije, Sjedinjenih Država, Grenlanda, Danske, Kanade i Ujedinjenog Kraljevstva koristili su uzorke biopsije kože uzete od kitova tokom saradnje duže od 30 godina.

Samostrel

Palsbol je sakupio svoje prve uzorke biopsije kitova među ledenim bregovima u vodama kod zapadnog Grenlanda 1988. „Da bismo to uradili, morali smo da plovimo vrlo blizu nekog kita i ispalimo strelicu sa šupljim vrhom pomoću samostrela“. Strelica otkine uzorak i odbije se u vodu, odakle je pokupimo.

Pronalaženje oba roditelja mladog kita je prvi korak u merenju stopa mutacije putem metoda porekla. Onda nastupa opsežna analiza DNK.

Menendes je tako uspeo da identifikuje 212 pretpostaveljenih trojki roditelja i deteta kod četiri vrste kitova. DNK osam trojki je zatim poslata na sekvenciranje genoma. Nakon finalne provere očinstva, Menendes i njegove kolege su procenili broj novih mutacija kod mladog kita i prosečnu stopu mutacije kod kitova.

Industrijski kitolov

Rezultati su pokazali da su stope mutacije kod kitova slične stopama kod pedigrea manjih sisara poput ljudi, majmuna i delfina. Nasuprot tome, ranije procene za kitove pomoću filogenetskog metoda bile su znatno niže u poređenju sa tim manjim sisarima. „Baš kao kod ljudi, većina novih mutacija potiče od oca. Dakle, kitovi su nam veoma slični u tom pogledu“.

Takođe je upotrebljen malo drugačiji metod majčinskog pedigrea radi procene stopa mutacije u DNK iz mitohondrija, ćelijskih energetskih postrojenja. Ovaj metod je dosad korišćen samo kod pingvina. Mitohondrije i njihova DNK se prenose po majčinskoj liniji.

Novoutvrđene, veće stope mutacije iskorišćene su za izračunavanje broja kitova na severu Atlantika pre industrijskog lova na kitove. Rezultat je bio 86% manji nego ranije procene na osnovu filogenetskih stopa mutacije.

„Naše nove stope mutacije sugerišu da je oko 20.000 grbavih kitova živelo na severu Atlantika pre komercijalnog kitolova, nasuprot prethodnim procenama od 150.000“, kaže Palsbol. Ovo je važna informacija, ne samo za očuvanje kitova, već i za naše razumevanje stanja okeana pre lova na kitove.

„Još jedan zaključak dalekosežnih posledica jeste da naša studija pokazuje da je sasvim izvodljivo proceniti stopu mutacije kod divljih životinja“, rekao je Palsbol.

Kancer

Stope mutacije kod kitova slične ljudskim takođe su navele naučnike da odbace jedan mogući razlog Petovog paradoksa. Reč je o opservaciji da, na nivou vrste, incidencija raka izgleda ne korelira sa brojem ćelija u organizmu. Kitovi imaju stotinu do hiljadu puta više ćelija nego ljudi, tako da bi, ako imaju istu stopu raka kao ljudi, trebalo da dobijaju rak veoma rano u životu.

Nekoliko mehanizama je predloženo u pogledu zaštite ovih velikih morskih sisara od raka. Jedan od njih je sporija stopa mutacije kao posledica mnogo manjih metaboličkih stopa. Otkriće da to nije slučaj implicira da su verovatno drugi mehanizmi u igri, poput povećanja broja kopija gena p53, koji štiti od raka.

Na kraju, pošto se studija oslanjala na veliki broj uzoraka tkiva sakupljenih tokom nekoliko decenija, naučnici ističu značaj dugoročnih ekoloških istraživačkih projekata. „Teško je obezbediti postojano finansiranje za ove vrste dugoročnih ekoloških studija. Ne bismo mogli da obavimo ovo istraživanje bez postojane posvećenosti i privrženosti mnogih kolega koji su beležili sva pojavljivanja i sakupljali uzorke na koje se naša studija oslanja“.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)