Οι μεγάλοι λευκοί καρχαρίες είναι πολύ εντυπωσιακά πλάσματα και είναι πιθανότατα ο μεγαλύτερος θηρευτής που υπάρχει στον πλανήτη. Η φήμη τους έχει εμπνεύσει βιβλία και ταινίες σε όλο τον κόσμο, όπως επίσης και πολλά άλλα. Σε μια προσπάθεια να απαντήσουν σε ένα μακροχρόνιο ερώτημα γύρω από τους πληθυσμούς τους, οι επιστήμονες έχουν πέσει πάνω σε ένα βαθύτερο μυστήριο σχετικά με τη γενετική τους, το οποίο τους έχει μπερδέψει εντελώς.
Το ζήτημα σχετίζεται με έντονες διαφορές μεταξύ του DNA στους πυρήνες τους και του DNA στα μιτοχόνδριά τους. Αν και αυτές οι διαφορές είναι γνωστές εδώ και αρκετό καιρό, οι επιστήμονες έχουν επισημάνει προηγουμένως τα πρότυπα μετανάστευσης των ζώων ως έναν τρόπο εξήγησής τους.
Μια νέα μελέτη όμως, έρχεται για να δοκιμάσει αυτή την υπόθεση, αξιολογώντας τις γενετικές διαφορές μεταξύ των πληθυσμών των λευκών καρχαριών σε όλο τον πλανήτη, κάτι που ακυρώνει την προηγούμενη θεωρία.
Για να κατανοήσουμε τι συμβαίνει, πρέπει να ταξιδέψουμε πίσω στο χρόνο, περίπου 10.000 χρόνια πριν και στο τέλος της τελευταίας εποχής των παγετώνων. Πριν από αυτό το σημείο, η στάθμη της θάλασσας ήταν πολύ χαμηλότερη από ό,τι είναι τώρα, γεγονός που περιόρισε την κατανομή του πληθυσμού αυτών των καρχαριών. Η στάθμη της θάλασσας τότε, επέτρεψε στους καρχαρίες να επιβιώσουν κάπου στον νότιο Ινδο-Ειρηνικό Ωκεανό, σύμφωνα με τη νέα εργασία του Gavin Naylor, διευθυντή του Προγράμματος Έρευνας Καρχαριών της Φλόριντα στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας της Φλόριντα, και των συναδέλφων του.
Αυτή η εποχή έφερε πολύ κοντά την πλήρη εξαφάνιση του είδους. Τότε, οι παγετώνες είχαν ύψος άνω του 1.5 χιλιομέτρου, παγιδεύοντας τρομερά μεγάλες ποσότητες νερού, πριν από 25.000 χρόνια. Μάλιστα, η στάθμη της θάλασσας τότε, είχε πέσει σε μόλις 40 μέτρα, παγιδεύοντας τους καρχαρίες σε συγκεκριμένες τοποθεσίες.
Μόλις όμως το κύμα ψύχους πέρασε και έλιωσαν οι παγετώνες, η στάθμη της θάλασσας άρχισε να ανεβαίνει ξανά και οι λευκοί καρχαρίες μπορέσαν να εξαπλωθούν σε μεγαλύτερες περιοχές. Στη συνέχεια, πριν από περίπου 7.000 χρόνια, ισχυρίζονται οι ερευνητές, τα μεγάλα αρπακτικά ψάρια άρχισαν να αποκλίνουν γενετικά, υποδηλώνοντας ότι είχαν χωριστεί σε δύο ή περισσότερους απομονωμένους πληθυσμούς. Σήμερα υπάρχουν τρεις γενετικά διακριτοί πληθυσμοί λευκών καρχαριών – ένας στο νότιο ημισφαίριο γύρω από την Αυστραλία και τη Νότια Αφρική, ένας στον βόρειο Ατλαντικό και ένας στον βόρειο Ειρηνικό. Όμως, αν και κορυφαίος θηρευτής, ο συνολικός αριθμός τους παραμένει χαμηλός.
«Υπάρχουν πιθανώς περίπου 20.000 άτομα παγκοσμίως», εξήγησε ο Naylor σε μια δήλωση. «Υπάρχουν περισσότερες μύγες των φρούτων σε οποιαδήποτε πόλη από ό,τι υπάρχουν μεγάλοι λευκοί καρχαρίες σε ολόκληρο τον κόσμο».
Κάτι περίεργο έχει συμβεί την εποχή που επανήλθαν οι καρχαρίες σε όλες τις θάλασσες. Ο Naylor και οι ομάδα του παραδέχθηκαν πως υπάρχει ένα σημείο που τους κάνει να ζορίζονται.
«Η ειλικρινής επιστημονική απάντηση είναι ότι δεν έχουμε ιδέα», είπε ο ερευνητής.
Το πρόβλημα εμφανίστηκε για πρώτη φορά το 2001, όταν επιστήμονες συνέκριναν γενετικά δείγματα καρχαριών από την Αυστραλία, τη Νέα Ζηλανδία και τη Νότια Αφρική. Το DNA που παράγεται και αποθηκεύεται στους πυρήνες των κυττάρων αυτών των καρχαριών ήταν σχεδόν το ίδιο, αλλά το μιτοχονδριακό DNA – η θέση παραγωγής ενέργειας και μεταβολικών λειτουργιών του κυττάρου – των καρχαριών της Νότιας Αφρικής ήταν διαφορετικό από τα άλλα.
Αυτό θα μπορούσε να εξηγηθεί από το γεγονός ότι οι καρχαρίες μένουν κοντά ο ένας στον άλλον και σπάνια διασταυρώνονται με γειτονικές ομάδες. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό θα οδηγούσε σε γενετικές μεταλλάξεις που συσσωρεύονται σε κάθε ομάδα, οι οποίες θα μπορούσαν τελικά να οδηγήσουν σε ένα εντελώς νέο είδος. Όμως αν ισχύει αυτό, τότε γιατί οι αλλαγές ανιχνεύονται μόνο στο μιτοχονδριακό DNA και όχι στο DNA του πυρήνα;
Οι ερευνητές της μελέτης αρχικά πρότειναν ότι, ενώ οι αρσενικοί καρχαρίες περιπλανιόντουσαν σε τεράστιες αποστάσεις καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους, τα θηλυκά έμεναν σχεδόν σε ένα μέρος ή επέστρεφαν στο ίδιο σημείο κάθε χρόνο για να αναπαραχθούν. Αυτός ο τύπος μεταναστευτικού μοτίβου ονομάζεται «φιλοπατρία». Καθώς το μιτοχονδριακό DNA μεταδίδεται συχνότερα στις επόμενες γενιές από το θηλυκό ενός είδους, αυτό θα μπορούσε να λύσει το πρόβλημα. Και στην πραγματικότητα είναι πλέον γνωστό ότι οι θηλυκοί λευκοί καρχαρίες όντως ταξιδεύουν πίσω στα ίδια μέρη για να ζευγαρώσουν.,
Αυτή η ιδέα δεν είναι καινούρια, αλλά περίπου 20 ετών. Το πρόβλημα είναι πως είναι δύσκολο να επαληθευτεί και να δοκιμαστεί, επειδή οι λευκοί καρχαρίες είναι δύσκολο να βρεθούν. Ακόμα και αν βρεθούν, είναι τρομερά δύσκολο να πάρουμε δείγμα από ένα τόσο επικίνδυνο ψάρι.
Ο Naylor συλλέγει δεδομένα από λευκούς καρχαρίες εδώ και περίπου 13 χρόνια.
«Ήθελα να δημιουργήσω ένα πυρηνικό γονιδίωμα λευκού καρχαρία για να διερευνήσω τις μοριακές του ιδιότητες», εξήγησε. «Οι λευκοί καρχαρίες έχουν μερικά πολύ ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και είχαμε περίπου 40 ή 50 δείγματα που σκέφτηκα ότι θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε για να σχεδιάσουμε ανιχνευτές που θα εξετάζουν τη δομή του πληθυσμού τους».
Αυτά τα δείγματα προέρχονται από όλο τον κόσμο και του επέτρεψαν να αλληλουχήσουν το DNA από περίπου 150 μιτοχονδριακά γονιδιώματα καρχαριών. Τα αποτελέσματα αυτής της πολύχρονης μελέτης, επιβεβαιώνουν όσα βρέθηκαν για πρώτη φορά το 2001, σε επίπεδο πληθυσμού. Οι λευκοί καρχαρίες στον Βόρειο Ατλαντικό, σπάνια αναμειγνύονται με εκείνους στον Νότιο Ατλαντικό, όπως ακριβώς οι καρχαρίες στον Ειρηνικό δεν αναμειγνύονται με εκείνους στον Ινδικό Ωκεανό. Το πυρηνικό DNA μεταξύ όλων αυτών των καρχαριών παρέμεινε αρκετά σταθερό, αλλά το μιτοχονδριακό DNA είχε πολύ μεγαλύτερη ποικιλομορφία.
Ισχύει, λοιπόν, η παλιά φιλοπατρική θεωρία; Λοιπόν, κατά τη διάρκεια της έρευνάς τους, η ομάδα δεν βρήκε πυρηνικά δεδομένα που να την υποστηρίζουν.
Για να μπορέσουν οι επιστήμονες να διεξάγουν μια πιο εξελιγμένη δοκιμή για τα μιτοχονδιακά γονιδιώματα, χρειάστηκε να ανακατασκευάσουν την εξελικτική ιστορία των λευκών καρχαριών, κάτι που τελικά έφερε την ανακάλυψη πως όλο το είδος κάποτε είχε μειωθεί σε δραματικά μικρούς πληθυσμούς, στον νότο, κατά την τελευταία εποχή των παγετώνων.
«Ήταν πραγματικά λίγοι και σπάνιοι όταν η στάθμη της θάλασσας ήταν η χαμηλότερη. Στη συνέχεια, ο πληθυσμός αυξήθηκε και μετακινήθηκε προς τα βόρεια καθώς έλιωναν οι πάγοι. Υποψιαζόμαστε ότι παρέμειναν σε αυτά τα βόρεια νερά επειδή βρήκαν μια αξιόπιστη πηγή τροφής», είπε ο Naylor.
Πρώτη ματιά σε εκρηκτικά μόρια αποκαλύπτει τα κβαντικά τους μυστικά
Πιθανότατα οι καρχαρίες βρήκαν στα βόρεια φώκιες σε μεγάλους πληθυσμούς, που είναι πλέον και η βασική πηγή τροφής για αυτούς. Μόλις τράφηκαν από το γεμάτος λίπος κρέας φώκιας, ανέκτησαν τις δυνάμεις τους και κατάφεραν να αναπαραχθούν ξανά σε υψηλούς ρυθμούς. Το κλειδί για τη θεωρία της φιλοπατρίας, ωστόσο, απαιτούσε από την ομάδα να προσδιορίσει πότε αυτοί οι πληθυσμοί αποκλίνουν από εδώ και αν υπήρχε αρκετός χρόνος για να συσσωρεύσει το μιτοχονδριακό τους DNA όλες τις διαφορές που εμφανίζουν σήμερα.
Όμως, η προσομοίωση της ομάδας για να δοκιμάσει την θεωρία της βγήκε αρνητική. Η φιλοπατρία, δηλαδή η τάση ενός οργανισμού να επιστρέφει σε συγκεκριμένη περιοχή, φαίνεται πως δεν ευθύνεται για τις μεγάλες μιτοχονδριακές αλλαγές. Τι συμβαίνει λοιπόν;
Υπάρχει μια εξήγηση για το τι συμβαίνει εδώ, όμως οι επιστήμονες πιστεύουν πως κάτι τέτοιο είναι εξαιρετικά απίθανο. Μικροί πληθυσμοί όπως αυτοί του μεγάλου λευκού καρχαρία κατά την εποχή των παγετώνων, είναι ευάλωτοι σε αυτό που ονομάζουμε γενετική παρέκκλιση. Αυτό σημαίνει πως όταν συμβαίνουν μεταλλάξεις, ακόμα και επιβλαβείς, έχουν πολύ μεγαλύτερη πιθανότητα να μεταδοθούν στις επόμενες γενιές.
Σε μεγαλύτερους πληθυσμούς, οι επιβλαβείς γενετικές μεταλλάξεις συνήθως εξαλείφονται λόγω της φυσικής επιλογής. Ο αδύναμος δεν επιβιώνει. Όμως σε ένα μικρό πληθυσμό, ένα μόνο ζώο θα μπορούσε να δημιουργήσει μια μετάλλαξη που προκαλεί μεγάλες αλλαγές στον πληθυσμό λόγω αυτής της γενετικής παρέκκλισης.
Αυτή η γενετική παρέκκλιση είναι μια τυχαία διαδικασία. Δεν μπορεί να στοχεύσει επιλεκτικά έναν τύπο DNA και να αφήσει έναν άλλο ανέγγιχτο. Αυτό, υποστηρίζει ο Naylor, αφήνει τη φυσική επιλογή ως τη μόνη άλλη πιθανότητα, η οποία είναι από μόνη της εξαιρετικά απίθανη λόγω του μικρού πληθυσμού του καρχαρία. Για να μπορέσει να εξηγηθεί αυτό το φαινόμενο, η επιλεκτική δύναμη θα έπρεπε να είναι, όπως είπε ο Naylor, «βάναυσα θανατηφόρα».
Έτσι, ενώ αυτή η έρευνα προσπάθησε να αποκαλύψει την απάντηση στην παράξενη γενετική των καρχαριών, απλώς εμβάθυνε το μυστήριο, το οποίο απαιτεί περαιτέρω μελέτη.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο PNAS.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
