Бледа, скрштена и слепа, сомалијске пећинске рибе живе миран живот у водама са најсвечанијим звездама на свету. Својом грозном бледом и без очију за причање, ове лепљиве рибе изгледају као да немају много заједничког са сисарима, али скромна пећинска риба има много више од очију.
Научници су јуче у часопису Цуррент Биологи објавили да би пећинске рибе могле да ослободе толико потребну светлост на мистериозно поглавље еволуције сисара: губитак поправке ДНК на соларни погон. Већина организама има механизме да поправљају сопствене молекуле ДНК активиране сунчевом светлошћу, али сисари су негде успут изгубили особину - као и сомалијске пећине.
Као упутство за употребу за живот, ДНК је драгоцена роба. Трајно оштећење овог виталног кода доприноси и старењу и повећаној подложности раку. Нажалост, процес копирања и читања ДНК може бити препун грешака, а окружење око нас је препуно опасности, у распону од штетних хемикалија до зрака ултраљубичастог светла које могу изменити генетске секвенце.
Али захваљујући пакету ћелијских машина способних да поправљају компромитовану ДНК, већина ових генетских погрешака исправља се без последица. Међу тим кључним способностима поправке је и фотореаактивни систем, који користи ензим који се покреће соларним енергијом под називом фотолиаза да би поправио грешке у ДНК изазване излагањем УВ зрачењу. Овај паметни одбрамбени механизам значи да исти ризик који оштећује ДНК - сунчеву светлост - такође покреће систем поправке генетског кода.
Сисари и пећинске рибе прилично су различити, али обоје су се прилагодили животу у мраку. Многи ноћни сисари, попут ове мачке, имају слој ткива у очима који побољшава њихов ноћни вид и чини да им очи изгледају "сјајно". (Тхомас Еулер / флицкр) Иако је фотореактивација широко распрострањена на дрвету живота, код сисара је потпуно одсутна. И дуго смо мислили да смо сами. Али научници су почели да откривају шачицу гљивичних врста и нематода (и неке одабране популације ракова везаних пећином) које су такође изгубиле способност поправљања ДНК на соларни погон. Најновији додатак мрачној стамбеној сомалијској пећинској риби можда су прве кичмењаке који нису сисари прошли сличан корак еволутивне историје.
„[Пхотореацтиватион] је систем који је толико очуван, од бактерија до биљака и многих животиња“, каже Ницхолас Фоулкес, биолог са Карлсрухе Институте оф Тецхнологи у Немачкој. "Када видите губитак функције, то је дубоко."
Па како пећинска риба може личити на сисара? Испада да се одговор држи нас дословно у мраку. Наши сисари преци уживали су у ноћном начину живота, каже еволутивни биолог Рои Маор са Университи Цоллеге из Лондона. Пре стотине милиона година, наши топлокрвни животињски сакупљачи животиња могли су се сакрити током дана да их не поједу диносаури који воле сунце.
Ова ноћна природа је можда активирала принцип „искористи га или изгуби“ у нашој еволуцији. Сунчеве особине (попут фотореаакције на соларни погон) могле су се одбацити због злоупотребе око 100 милиона година, каже Маор. Ови генетски губици су се наставили у модерно доба, чак и након што сисари почну да се враћају у дневну светлост.
Фоулкесова истраживачка група, укључујући водећег аутора нове студије Хаииу Зхао, намјеравала је проучити поправљање ДНК код других ноћних животиња како би сазнала више о губитку механизама фотореаакције. Сомалијска пећинска риба ( Пхреатицхтхис андруззии ), са одбојношћу према сунцу, била је савршено створење за испитивање.
Прво, истраживачима је била потребна тачка упоређивања. За то су одабрали још једну слатководну рибу као фолију: зебрафисх, добро проучено стајњак у многим биолошким лабораторијима. Као и већина других животиња, геноми зебрафисх кодирају систем фотореаакције омогућен сунчевом светлошћу, омогућујући им да преживе да су изложени високим дозама УВ зрачења у добро осветљеним окружењима. Али зебрафице затворене УВ зрачењем заробљене у потпуном мраку су више осетљиве на последице оштећења ДНК.
С друге стране, када су истраживачи спровели исте експерименте на сомалским пећинским рибицама, рибе су биле преосјетљиве на УВ зраке. У дивљини врста живи у потпуној изолацији од сунчеве светлости, а излагање риба условима који опонашају сунчеву светлост нису им помогли да преживе УВ зрачење.
Ове слепе сомалијске пећинске рибе су на очима прилично једноставне ... чак и ако саме немају себе. (Луца Сцаполи / Универзитет у Ферари) Истражујући у генима риба, истраживачи су открили да зебрефисх производи три ресторативне фотолизазе које се напајају у присуству сунчеве светлости, док сомалијске пећине кодирају само сломљен систем. Даљњим испитивањем, истраживачи су успели да утврде разлике у начину на који зебрафисх и фисхфисх контролирају експресију фотолиазе.
У присуству светлости, молекуларни „кључ“ у ћелијама зебрафисх се води ка генетском „закључавању“, који се ослобађа да активира механизме поправке ДНК. Чини се да су пећинске рибе имале нетакнуте браве, спремне да ослободе израз фотолиазе - али чини се да су кључеви временом изгубљени. Фоулкесов тим тренутно претражује оштећене или нестале кључеве у геному пећинских рибица.
„Као да је еволуција ухваћена у дјелу“, каже Фоулкес. „Можете да видите процес којим се систем за поправку губи.“
Преко 200 врста пећинских риба насељава Земљу, али први је пријављен овај сомалијски узорак који је изгубио систем фотоактивације. Међутим, чак и међу пећинским рибама, П. андруззии је екстремиста и провео је последња 3 милиона или више година на сунцу. У вечном мраку подводних пећина, у овом је интересу овог пливача да штеди енергију за дуг пут који је пред нама - према Фоулкесу, ове рибе могу да живе и више од педесет година - што значи да се ријеше непотребног генетског пртљага.
Док сисари не деле животни стил пећинских риба, ови генетски губици могу открити мутне еволутивне путање које деле различите врсте. Уместо да су развили корисну особину под притиском околине, чини се да су створења напустила систем који више није користан, каже Силвиа Фуселли, стручњак за пећинске рибе са Универзитета у Ферари у Италији.
„Можда ове рибе репродукују нешто што се догодило пре наших милиона пре милионе година“, каже Фоулкес.
Имајући у виду да неке сунчеве врсте вероватно још увек успешно избегавају човеково откриће у Земљиним пећинским пећинама и дубоким морским рововима, вероватно нисмо пронашли последња бића која су одбацила фотореактивацију. "Појављује се код ове рибе, гљива, код [ракова] ... то ће бити нешто што људи стално проналазе", каже Давид Царлини, биолог са Америчког универзитета који проучава слатководне ракове који живе у јами.
А колико знамо, П. андруззии је још увек прилично јединствен међу већином своје браће која не одају свјетлост. Док се више врста које преферирају мрак не могу проучавати, сомалијске пећинске рибе могу бити водеће светло за решавање мистерије како смо сисари изгубили способност исцељења на сунцу.
