Lonesome George, varttunut Galapagosin jättiläiskilpikonna, oli lajinsa viimeinen. Kun tutkija havaitsi lähes kaksimetrisen matelijan vaeltelemassa Pinta-saarella vuonna 1971, sen lajia oli pidetty sukupuuttoon kuolleena vuosikymmeniä. Seuraavien 40 vuoden aikana – kuolemaansa saakka vuonna 2012 – Lonesome Georgen uskottiin olevan ainoa Pinta-jättiläiskilpikonna planeetalla.
Nyt tutkijat käyttävät ikonisen kilpikonnan geneettistä materiaalia yhdessä toisen pitkäikäisen kilpikonnan, Aldabran jättiläiskilpikonnan, DNA:n kanssa ymmärtääkseen paremmin, mitä pitkän elämän saavuttaminen vaatii.
Nature Ecology and Evolution -lehdessä maanantaina julkaistussa uudessa tutkimuksessa tutkijat sekvensoivat Lonesome Georgen ja hänen muiden jättikilpikonnatovereidensa geenit vertaillakseen yhteisiä geneettisiä yhteyksiä muiden pitkäikäisten eläinten – kuten alastomien myyrärottien, lepakoiden, joidenkin valaslajien ja ihmisten – välillä.
He löysivät joukon geneettisiä sopeutumisia, jotka liittyvät syövän tukahduttamiseen, DNA:n korjaamiseen ja tulehduksiin, ja loivat pohjan tuleville vanhenemisen mekanismeja koskeville kokeille.
Tutkijat toivovat myös, että uusi oivallus kilpikonnien biologiasta auttaa ehkäisemään maailman jäljellä olevien jättiläiskilpikonnien pitkän ja yksinäisen lopun.
Mitä he tekivät
Kun Adalgisa ’Gisella’ Caccone alkoi vuonna 2010 yrittää koota Lonesome Georgen täydellistä geenisarjaa, tekniikka oli hidasta ja kallista.
Genomin sekvensoinnissa selvitetään jokaisen DNA-emäksen järjestys eliön soluissa. Vuonna 2003 valmistunut Human Genome Project, jossa pyrittiin kartoittamaan kaikki ihmisen perimän geenit, kesti lähes 15 vuotta suunnittelusta sekvensoinnin valmistumiseen ja maksoi 2,7 miljardia dollaria – mikä on kaukana kilpikonnien suojeluhankkeen budjetista.
Aldabran jättiläiskilpikonnat ovat kotoisin Afrikan itärannikon tuntumassa sijaitsevilta Seychelleiltä, puolen maapallon päässä sukulaisistaan Galapagos-saarilla. Kuva: Trisha Shears
Mutta Caccone, evoluutiobiologi Yalen yliopistosta, hyötyi myöhemmästä sekvensointiteknologian buumista. Kun Lonesome Georgen geenisekvenssi oli hallussa, Caccone tarvitsi jonkun, jolla oli asiantuntemusta genomianalyysistä. Kun espanjalainen tutkijaryhmä pyysi kilpikonnan geenejä tutkittavaksi, Caccone sanoi heille: ”Te tulitte taivaasta.”
Victor Quesada Oviedon yliopistosta Pohjois-Espanjasta oli yksi näistä tutkijoista. Hän näki tilaisuuden verrata näitä harvinaisia matelijoita siihen, mitä jo tiedämme ihmisen ikääntymisestä, ja sitten tutkia geenejä, jotka saattavat kontrolloida prosessia.
Genomia ei jaeta geeneihin, joten tutkimusryhmä valitsi kaksi menetelmää sen pilkkomiseen.
Ensimmäinen oli ”automaattinen lähestymistapa”, Quesada sanoi. He yrittivät ennustaa kaikki jättiläiskilpikonnissa esiintyvät geenit algoritmilla, joka vertasi niiden genomeja kiinalaisista pehmytkuorikilpikonnista ja ihmisistä tunnettuihin geenisekvensseihin.
”Ihmiset ja kilpikonnat jakoivat yhteisen esi-isän noin 300 miljoonaa vuotta sitten, joten visuaalisista eroavaisuuksistaan huolimatta lajit jakavat silti paljon yhteisiä geenejä”
, Quesada sanoi. ”Jokaista biokemiallista opetusta, jonka oppii yhdestä lajista, voi luultavasti soveltaa epäsuorasti toiseen lajiin.”
Toinen lähestymistapa oli manuaalinen analyysi. ”Etsimme pitkäikäisyyteen liittyviä geenejä”, Quesada sanoi. Jotta organismi eläisi pitkään, sen on vältettävä sairauksia – kuten syöpää ja diabetesta – sekä nivelten, lihasten ja elinten rappeutumista. Niinpä Quesadan lista sisälsi geenejä, joiden tiedetään tuottavan proteiineja, jotka säätelevät tapaa, jolla organismi käsittelee ravintoaineita, korjaa DNA:ta ja tappaa taudinaiheuttajia ja kasvaimia.
Kohdistamalla yli 3 000 kiinnostavaa geeniä tutkijat pystyivät selvittämään ihmisten ja kilpikonnien välisiä eroja.
”Tämä analyysi on erittäin tehokas. Se erottaa tämän artikkelin monista muista artikkeleista”, sanoi Vadim Gladyshev, biologi, joka tutkii ikääntymistä Harvardin lääketieteellisessä tiedekunnassa ja joka ei ollut mukana uudessa tutkimuksessa. ”Paperi on tärkeä edistysaskel kilpikonnabiologian kannalta, mutta vertailevan lähestymistavan kannalta se on myös tärkeä resurssi.”
Miksi sillä on merkitystä
Tämän analyysin ansiosta tutkijat pystyivät rajaamaan alkuperäisen 3 000 geenin luettelon 43 erityiseen sekvenssiin, jotka ovat saattaneet vaikuttaa Lonesome Georgen pitkään, sairauksista vapaaseen elämään. Ikääntymistä tutkiville tutkijoille nämä geenit ovat seuraavat kohteet, joiden avulla he voivat tehdä lisäkokeita sen selvittämiseksi, miten nämä geenit todella muuttavat organismin elämää.
Näiden geenien ymmärtäminen voisi olla elintärkeää Lonesome Georgen sukulaislajeille, sanoi Linda Cayot, tiedeneuvonantaja Linda Cayot, joka työskentelee Galapagosin saarten ja niiden eläimiin kuuluvien asukkaiden suojelemiseksi toimivassa Galapagosin saaristonsuojelujärjestössä. Niiden pitkä, hidas olemassaolo ”on ollut avainasemassa niiden selviytymisessä – liikakalastuksen ajasta valistuksen ja suojelun aikaan”, hän kirjoitti sähköpostitse.
Lonesome Georgen kuolema herätti Cayotin mukaan tieteellistä kiinnostusta jättiläiskilpikonnia kohtaan ja vauhditti suojelutoimia, jotka saattavat suojella jäljellä olevia Galapagosin jättiläiskilpikonnalajeja samalta kohtalolta. ”Suunnittelemme jopa kilpikonnapopulaation palauttamista Pintalle – Lonesome Georgen saarelle”, Cayot kirjoitti.
Lonesome George oli luonnonsuojeluikoni, Caccone sanoi, mutta luonnonsuojeluikoni, joka voi myös antaa tietoa ihmisen terveydestä ja ikääntymisestä: ”Harvoin yksi genomi voi tehdä molempia.”
”Kun sekvensoidaan lajin viimeinen eläin, kuinka usein sen viimeinen viesti on toivoa meille?”, Caccone sanoi. Caccone sanoi.