大白鲨是地球上最受认可的海洋生物之一，引起了广泛的公众瞩目和媒体关注，包括产生好莱坞历史上最成功的电影之一。这种鲨鱼具有显着的特征，包括其巨大的尺寸(高达20英尺和7,000磅)和潜水到近4000英尺的深度。由于世界海洋的数量相对较少，大白鲨也是一个很大的保护问题。

在了解这种标志性顶点捕食者和鲨鱼的生物学的一个重大科学步骤中，白鲨的整个基因组现在已被详细解码。

由Nova Southeastern University(NSU)Save Our Seas Foundation Shark研究中心和Guy Harvey研究所(GHRI)，康奈尔大学兽医学院和蒙特利湾水族馆的科学家领导的团队完成了白鲨基因组并将其与基因组进行了比较来自各种其他脊椎动物，包括巨型鲸鲨和人类。

该研究结果发表在美国国家科学院院刊 “最新文章”部分。

解读白鲨的基因组不仅揭示了它的巨大尺寸 - 人类基因组大小的1.5倍 - 而且还有大量遗传变化可能是大体型和长寿鲨鱼进化成功的原因。 。

研究人员发现了特定DNA序列变化的惊人事件，表明在许多基因中具有重要作用的分子适应(也称为阳性选择)，这些基因在维持基因组稳定性方面具有重要作用 - 抵消物种DNA损伤累积的遗传防御机制，从而保持基因组的完整性。

这些适应性序列变化发现于与DNA修复，DNA损伤反应和DNA损伤耐受性密切相关的基因中。众所周知，相反的现象，即由累积的DNA损伤导致的基因组不稳定性使人易患多种癌症和与年龄有关的疾病。

“不仅有令人惊讶的大量基因组稳定性基因包含这些适应性变化，而且还有一些这些基因的丰富，突出了这种基因微调在白鲨中的重要性，”Mahmood Shivji说，博士，NSU拯救我们海洋基金会鲨鱼研究中心和GHRI的主任。Shivji与康奈尔大学兽医学院的Michael Stanhope博士共同领导了这项研究。

另外值得注意的是，白鲨基因组含有非常多的“跳跃基因”或转座子，在这种情况下是特定类型，称为LINEs。事实上，这是迄今为止在脊椎动物中发现的最高比例的LINE(近30%)。

“已知这些LINE通过在DNA中产生双链断裂导致基因组不稳定，”Stanhope说。“有可能的是，白鲨基因组中LINE的增殖可能代表了高效DNA修复机制进化的强选择剂，并反映在许多基因组稳定基因的阳性选择和富集中。”

国际研究团队，其中包括来自加利福尼亚州立大学，蒙特利湾，克莱姆森大学，葡萄牙波尔图大学和俄罗斯的Theodosius Dobzhansky基因组生物信息学中心的科学家，他们还发现许多相同的基因组稳定基因在白色鲨鱼也处于积极的选择之中，并且富含巨大的长寿鲸鲨。

鲸鲨也有这些关键的基因组稳定性适应的发现是重要的，因为从理论上讲，发生癌症的风险应随着细胞数量(大体)和生物体的寿命而增加 - 对身体的正面关系有统计学支持物种内的大小和癌症风险。有趣的是，这并不会跨越物种。

与预期相反，非常大体型的动物不会比人类更容易患癌症，这表明它们已经进化出了更高的癌症保护能力。在白鲸和鲸鲨的基因组稳定基因中发现的遗传创新可以是适应性，促进其大体和长寿命的进化。

“解读白鲨基因组正在为科学提供一套新的钥匙，以解开关于这些恐惧和被误解的掠食者的谜团 - 为什么鲨鱼已经茁壮成长了大约5亿年，比地球上几乎所有的脊椎动物都要长”萨尔瓦多·约根森博士说。蒙特利湾水族馆的高级研究科学家，他是该研究的共同作者。

但创新并没有就此结束。

鲨鱼基因组揭示了与伤口愈合途径相关的基因中其他有趣的进化适应。鲨鱼因其令人印象深刻的伤口愈合而闻名。

“我们发现阳性选择和基因内容丰富涉及与伤口愈合中一些最基本途径相关的几个基因，包括关键的血液凝固基因，”Stanhope说。“这些涉及伤口愈合基因的适应性可能是鲨鱼从大型伤口中有效治愈的骄傲能力的基础。”

研究人员说，他们刚刚探讨了关于白鲨基因组的“冰山一角”。

“在许多严重的人类疾病中，基因组不稳定是一个非常重要的问题;现在我们发现大自然已经制定了聪明的策略来维持这些体型庞大，寿命长的鲨鱼的基因组稳定性，”Shivji说。“从这些进化奇迹中可以学到很多东西，包括可能有助于对抗癌症和与年龄有关的疾病的信息，以及改善人类伤口愈合治疗的方法，因为我们会发现这些动物如何做到这一点。”

对白鲨基因组的解码也将有助于保护这种和相关的鲨鱼，其中许多鲨鱼由于过度捕捞而迅速减少种群，“NSU的保护遗传学家Steven O'Brien说，他共同构思了这项研究。”基因组数据将是了解白鲨种群动态的重要资产，以更好地保护这一令人惊叹的物种，这些物种已经吸引了许多人的想象力。“