Funkcionisanje određenih regiona nekoliko gena kod kitova (kitova, pliskavica i delfina) može objasniti zašto plavi kit (Balaenoptera musculus) može dostići dužinu do 30 metara — skoro 10 m više od autobusa — dok dobri delfin (Tursiops truncatus) dugačak je najviše 4 m. Takođe može pomoći u razvoju novih tretmana raka.
Ovo je tema članka objavljenog u časopisu BMC Ecologi and Evolution od strane grupe istraživača sa Instituta za biologiju Državnog univerziteta Kampinas (IB-UNICAMP) u državi Sao Paulo, Brazil.
„Iako su kitovi podeljeni u dve dobro definisane evolucione grupe, Odontoceti [delfini i kitovi zubati] i Misticeti [kitovi kitovi koji nemaju zube i filtriraju zooplankton kroz keratinske čekinje, uključujući plave kitove i grbave kitove, na primer], pronašli smo u region promotera gena NCAPG podela između onih sa dužinom većom ili manjom od 10 m – divovima i nedivovima“, rekao je Felipe Silva, prvi autor članka.
Promotorski region gena je sekvenca DNK koja se nalazi uzvodno od regiona koji kodira protein gde se proizvodi RNK koja intermedijira u sintezi proteina. Počinje proces transkripcije, u kojem se pravi RNK kopija DNK sekvence gena. Kao takav, deluje kao regulator ekspresije gena.
Analiza NCAPG promotorskog regiona, koji može da natera gen da eksprimira više proteina ili inhibira proizvodnju proteina, pokazala je da je kit spermatozoid (Phiseter catodon), koji ima zube i prosečne dužine 20 m, najbliži Misticetima, koji su više od Dugačak 10 m i bez zuba. Takođe je grupisao obični kit mali kit (Balaenoptera acutorostrata), čija je prosečna visina 8,8 m, sa kitovima bez džinovskih zuba.
„Naša otkrića ne menjaju evoluciono stablo grupe, ali predstavljaju nove dokaze da veličina džinova ima genomsku osnovu. Analiza drugih gena potvrđuje evolutivno uspostavljene grupe, što znači da su karakteristike kitova minkih i spermatozoida verovatno konvergentne adaptacije – slične osobine koje se razvijaju nezavisno u odvojenim grupama različitim putevima“, rekla je Marijana Freitas Neri, profesorka na IB-UNICAMP-u i supervizor Silvinog istraživanja za magistarske studije.
Studija je bila deo projekta pod nazivom „Korišćenje komparativne genomike za razumevanje konvergentne evolucije sisara: praćenje molekularnih otisaka kolonizacije morskog i rečnog okruženja“, koji je vodio Neri.
Istraživači su se fokusirali na četiri gena istražena u prethodnoj studiji, u kojoj su analizirali promene regiona kodiranja gena. Ovde se istraga fokusirala na regulatorne regione za iste gene. Nekodirajuće sekvence sa regulatornim funkcijama, kao što su promoteri i pojačivači, koordiniraju prostorno-vremensku ekspresiju gena.
Analiza je pokazala da su ovi regioni uticali ne samo na veličinu životinja već i na njihovu sposobnost suzbijanja raka. Tumori bi se očekivali kod životinja sa tako velikim brojem ćelija, ali rak je izuzetno retkost kod kitova.
„Bilo je važno analizirati kodirajuće i nekodirajuće delove genoma ovih kitova jer su se oba pokazala značajnim za ove osobine, koje su se veoma brzo razvile kod ovih životinja, kao što je analiza takođe pokazala“, rekao je Silva.
Dok je otkriveno da su proteini koji regulišu veličinu tela aktivniji kod džinovskih kitova, isti geni su se pokazali kao inhibitori kod onih sa dužinom ispod 10 m, delujući kao da koče veličinu članova grupe.
Ne slučajno, neki od gena čija aktivnost karakteriše gigantizam kod kitova su takođe supresori tumora. Delovi genoma drugih sisara takođe igraju ovu ulogu, nadoknađujući uticaj velikog broja ćelija, što ih podvrgava greškama u replikaciji i u suprotnom bi povećalo verovatnoću da razviju rak.
„Ljudi takođe imaju ove gene, tako da bi bilo zanimljivo saznati više o tome kako oni potiskuju formiranje tumora kod ovih životinja. Takvo znanje bi moglo pomoći u razvoju budućih tretmana raka putem aktivacije ili inhibicije specifičnih regiona genoma, na primer“, rekla je Neri.
