Odkryto tajemnicę genetyki największego drapieżnika oceanu, której nie da się wyjaśnić w konwencjonalny sposób

Geny żarłacza białego uparcie odmawiają pogodzenia z naukowym rozumieniem genetyki populacyjnej, co sprawia, że badania nad tym gatunkiem pozostają jedną wielką zagadką. Odkąd naukowcy zaczęli dekodować jego genom ponad dwie dekady temu, uzyskane dane nie tyle wyjaśniły, co zwielokrotniły liczbę pytań.

Okazuje się, że żarłacz biały nie jest jednym globalnym gatunkiem o jednolitej genetyce, lecz dzieli się na co najmniej trzy duże grupy genetyczne, prawdopodobnie wywodzące się ze wspólnej populacji, która istniała około 10 000 lat temu, aż do końca ostatniej epoki lodowcowej, kiedy to gwałtowne zmiany klimatu doprowadziły do spadku liczebności i redystrybucji siedlisk. Jedna ze współczesnych grup koncentruje się na północnym Pacyfiku, inna na południowym Pacyfiku i Oceanie Indyjskim, a trzecia łączy populacje północnego Atlantyku i Morza Śródziemnego. Wydawałoby się, że modelowanie ewolucyjne i klasyczne mechanizmy, takie jak filopatria, migracja i dryf genetyczny, powinny wyjaśnić tę strukturę, ale badacze uparcie tkwią w ślepych zaułkach: dane nie pasują do oczekiwanych scenariuszy.

Głównym paradoksem jest to, że DNA jądrowe rekinów z różnych regionów jest na ogół jednorodne, podczas gdy DNA mitochondrialne (mtDNA) wykazuje uderzające różnice.

Dla wyjaśnienia, informacje genetyczne z jądra komórkowego, dziedziczone po obojgu rodzicach, dają obraz relacji rodzinnych i ogólnego tła genetycznego, natomiast mitochondrialne DNA, które uważa się za dziedziczone głównie w linii żeńskiej, służy jako wygodny wyznacznik linii matczynej i zazwyczaj pomaga naukowcom w rekonstrukcji szlaków migracji i granic populacji.

W praktyce podejście to okazało się bezużyteczne w przypadku żarłaczy białych: nawet analizując jeden z największych zbiorów danych, obejmujący sekwencjonowanie ponad stu osobników z całego świata, badacze nie byli w stanie uzyskać spójnego obrazu. Wcześniej sugerowano, że rozproszenie mtDNA wynikało ze zjawiska filopatrii samic – tendencji samic do powrotu do miejsc urodzenia w celu odbycia tarła i wychowania potomstwa. Obserwacje rzeczywiście pokazują, że samice, mimo że zdolne są do pokonywania ogromnych odległości, częściej powracają na określone obszary w celu rozrodu, podczas gdy samce prowadzą bardziej koczowniczy tryb życia. Jednak gdy naukowcy przetestowali tę hipotezę w praktyce, wyniki obaliły ten obraz: dane jądrowe nie zawierały oczekiwanego sygnału, który wskazywałby na ograniczenie wymiany genetycznej między populacjami z powodu ścisłej filopatrii samic. Gdyby tylko kilka samic stanowiło główny element lokalnych populacji z pokolenia na pokolenie, znalazłoby to odzwierciedlenie przynajmniej częściowo w genetyce jądrowej, ale takiego wzorca nie stwierdzono.

Naukowcy zasugerowali nawet, że nierównowaga w proporcji płci może odgrywać rolę lub że tylko kilka samic przyczynia się do dziedzictwa genetycznego, ale to nie wyjaśniało wzorca. Jedną z ostatnich pozostałych hipotez jest działanie jakiegoś alternatywnego mechanizmu ewolucyjnego, który nie został jeszcze uwzględniony w standardowych modelach genetyki populacyjnej. Autorzy badania podkreślają, że jedynym znanym wyjaśnieniem, które można jeszcze rozważyć, jest selekcja działająca specyficznie na genetykę mitochondrialną: pewne warianty mtDNA zapewniały przewagę w danym regionie i były doskonalone przez dobór naturalny. Wydaje się to jednak mało prawdopodobne: globalna populacja żarłaczy białych jest szacowana na około 20 000 osobników – jest to stosunkowo niewielka populacja i gdyby jakaś forma mtDNA zapewniała decydującą przewagę, prawdopodobnie działałaby jako czynnik przetrwania w obliczu poważnych zagrożeń, na co nie ma oczywistych dowodów.

Autorzy badania sugerują, że podobne podejście do badania mtDNA może rzucić światło na inne gatunki rekinów, w przypadku których filopatrię samic wywnioskowano już wcześniej na podstawie danych genetycznych bez przeprowadzenia wystarczających badań.