Bleda, skrčena in slepa, somalijske jamske ribe živijo mirno v najbolj vodnih vodah na svetu. Te paste ribe s svojo grozno bledo in brez pogledov ne govorijo o tem, da nimajo veliko skupnega s sesalci, a skromne jamske ribe imajo veliko več kot oči.
Znanstveniki so včeraj v reviji Current Biology poročali, da bi jamske ribe lahko osvetlile skrivnostno poglavje evolucije sesalcev: izgubo popravljanja DNK na sončni pogon. Večina organizmov ima mehanizme za popravilo svojih lastnih molekul DNK, ki jih aktivira sončna svetloba, vendar so sesalci izgubili lastnost nekje na poti - tako je tudi somalijska jamska ribica.
Kot navodila za življenje, je DNK dragoceno blago. Trajna škoda tega vitalnega koda prispeva k staranju in večji dovzetnosti za raka. Na žalost je proces kopiranja in branja DNK lahko prepreden z napakami, okolje okoli nas pa je prežeto s nevarnostmi, ki segajo od škodljivih kemikalij do žarkov ultravijolične svetlobe, ki lahko spremenijo genetsko zaporedje.
Toda zahvaljujoč setu celičnih strojev, ki lahko popravijo ogroženo DNK, se večina teh genetskih napak odpravi brez posledic. Med temi ključnimi sposobnostmi popravljanja je fotoreaakcijski sistem, ki za sončno napajanje encima, imenovanega fotolyaza, odpravlja napake v DNK, ki so posledica izpostavljenosti UV-sevanju. Ta pameten obrambni mehanizem pomeni, da enaka nevarnost, ki poškoduje DNK - sončno svetlobo - sproži tudi sistem popravljanja genskega koda.
Sesalci in jamske ribe so precej različni, vendar sta se oba prilagodila življenju v temi. Številni nočni sesalci, kot je ta mačka, imajo v očesu plast tkiva, ki izboljša njihov nočni vid in naredi oči "sijoče". (Thomas Euler / flickr) Medtem ko je fotoreaktivacija razširjena po drevesu življenja, je pri sesalcih popolnoma odsotna. In dolgo smo mislili, da smo sami. Toda znanstveniki so začeli odkrivati peščico vrst glivic in ogorčic (in nekatere izbrane populacije jamskih rakov), ki so izgubile tudi sposobnost popravljanja DNK na sončni pogon. Najnovejši dodatek temnopolti skupini somalskih jamskih rib je morda prvi vretenčarji, ki niso sesalci, ki so doživeli podoben korak evolucijske zgodovine.
"[Photoreactivation] je tako ohranjen sistem, od bakterij vse do rastlin in številnih živali, " pravi Nicholas Foulkes, biolog s Tehnološkega inštituta Karlsruhe v Nemčiji. "Ko opazite izgubo funkcije, je to močno."
Kako lahko kakšna jama spominja na sesalca? Izkazalo se je, da nas odgovor drži dobesedno v temi. Naši predniki sesalcev so uživali zelo nočni življenjski slog, pravi evolucijski biolog Roi Maor z University College London. Pred stotimi milijoni let so se naši toplokrvni predhodniki pred dnevi skrivali, da jih ne bi pojedli sončno ljubeči dinozavri.
Ta nočna narava je morda v naši evoluciji aktivirala načelo "uporabi ali izgubi". Maor pravi, da bi lahko sončne lastnosti (na primer fotoreaktivacija na sončno energijo) zavrgli zaradi približno sto milijonov let zlorabe. Te genetske izgube so se nato obdržale v sodobnem času, tudi potem, ko so sesalci začeli odhajati nazaj na dnevno svetlobo.
Foulkesova raziskovalna skupina, vključno z glavnim avtorjem nove študije Haiyu Zhao, se je lotila preučevanja popravljanja DNK pri drugih nočnih živalih, da bi izvedela več o izgubi mehanizmov fotoreaakcije. Somalijska jamska ribica ( Phreatichthys andruzzii ) je bila s svojo odpornostjo do sončne svetlobe popolno bitje za pregled.
Najprej so raziskovalci potrebovali primerjavo. Za to so izbrali še eno sladkovodno ribo kot folijo: zebre, ribe, ki so dobro raziskane v mnogih bioloških laboratorijih. Tako kot večina drugih živali, tudi geni zebrice kodirajo sistem fotoreaakcije, ki omogoča sončno svetlobo, in jim omogoča, da preživijo izpostavljenost visokim odmerkom UV sevanja v dobro osvetljenem okolju. Toda zebre z ribami, ujete v popolni temi, so bolj občutljive na posledice poškodbe DNK.
Ko pa so raziskovalci izvajali iste poskuse na somalskih jamskih ribah, so bile ribe preobčutljive za UV žarke. V naravi vrsta živi v popolni izolaciji od sončne svetlobe in izpostavljanje rib pogojem, ki posnemajo sončno svetlobo, jim ni pomagalo preživeti UV sevanja.
Te slepe somalske jamske ribe so na očeh pravzaprav dokaj enostavne ... četudi samega nimajo. (Luca Scapoli / Univerza v Ferrari) Raziskovalci so s potopom v genome ribe ugotovili, da zebre proizvajajo tri obnovitvene fotolizaze, ki se napajajo ob sončni svetlobi, somalske jamske ribe pa šifrirajo le pokvarjen sistem. Po nadaljnjem pregledu so raziskovalci lahko ugotovili razlike v tem, kako zebre in ribe kontrolirajo izražanje fotolyaze.
V prisotnosti svetlobe je molekulski "ključ" v celicah zečje vode usmerjen v genetsko "ključavnico", ki se sprosti, da aktivira mehanizme popravljanja DNK. Zdi se, da je bila jamska riba očitno nedotaknjena ključavnica, ki je bila pripravljena sprostiti izraz fotolyaze - vendar se zdi, da so ključi izgubili čas. Ekipa Foulkesa trenutno išče poškodovane ali manjkajoče ključe v genomu jamskih rib.
"Kot da je evolucija ujeta v dejanje, " pravi Foulkes. "Ogledate si lahko postopek izgube sistema popravila."
Na Zemlji poseljuje več kot 200 vrst jamskih rib, vendar je prvi somalijski primerek izgubil fotoreaakcijski sistem. Tudi med jamskimi ribami je P. andruzzii skrajnež, saj je zadnjih 3 milijone let preživel na soncu. V večni temi podvodnih votlin je v tem interesu tega plavalca, da prihrani energijo za dolgo pot - po besedah Foulkesa lahko te ribe živijo petdeset let - kar pomeni, da se znebijo nepotrebne genske prtljage.
Medtem ko sesalci ne delijo življenjskega sloga jamskih rib, lahko te genetske izgube razkrijejo mutne evolucijske poti, ki si jih delijo različne vrste. Namesto da bi pod pritiskom okolja razvili koristno lastnost, se zdi, da so bitja opustila sistem, ki ni bil več uporaben, pravi Silvia Fuselli, strokovnjakinja jamskih rib na Univerzi v Ferrari v Italiji.
"Mogoče te ribe razmnožujejo nekaj, kar se je pred milijoni let dogajalo v naših prednikih, " pravi Foulkes.
Glede na to, da se nekatere sončno treseče se vrste še vedno uspešno izogibajo človeškemu odkritju v Zemljinih jamskih jamah in globokomorskih rovih, verjetno nismo našli zadnjega bitja, ki je izgubilo fotoreaktivacijo. "Pojavlja se pri teh ribah, glivah, [rakih] ... ljudje bodo dosledno našli, " pravi David Carlini, biolog z ameriške univerze, ki preučuje sladkovodne rake, ki prebivajo v jamah.
In kolikor vemo, je P. andruzzii še vedno precej edinstven med večino svojih bratov, ki jih je bilo sovraštvo. Dokler več vrst, ki raje temno, ni mogoče raziskati, je somalska jamska riba lahko vodilna luč za razrešitev skrivnosti, kako smo sesalci izgubili sposobnost zdravljenja na soncu.
