Lonesome George, een oude Galapagos reuzenschildpad, was de laatste van zijn soort. Toen een onderzoeker het bijna twee meter lange dier in 1971 zag rondzwerven op Pinta Island, dacht men al tientallen jaren dat zijn soort was uitgestorven. Gedurende de 40 jaar die volgden – tot zijn dood in 2012 – werd Lonesome George verondersteld de enige Pinta reuzenschildpad op de planeet te zijn.
Nu gebruiken onderzoekers het genetisch materiaal van de iconische schildpad samen met DNA van een andere langlevende schildpad, de Aldabra-reuzenschildpad, om beter te begrijpen wat er nodig is om lang te leven.
In een nieuwe studie, maandag gepubliceerd in Nature Ecology and Evolution, hebben de onderzoekers de genen van Lonesome George en zijn collega-reuzenschildpadden gesequenced om de gemeenschappelijke genetische verbanden tussen andere langlevende dieren te vergelijken – zoals naakte molratten, vleermuizen, sommige soorten walvissen en mensen.
Zij vonden een reeks genetische aanpassingen die verband houden met kankeronderdrukking, DNA-reparatie en ontsteking, waarmee de basis werd gelegd voor toekomstige experimenten naar de mechanismen van veroudering.
Met het nieuwe inzicht in de biologie van schildpadden hopen de onderzoekers ook dat deze analyse het lange, eenzame einde van ’s werelds overgebleven reuzenschildpadden kan helpen voorkomen.
Wat ze deden
Toen Adalgisa ‘Gisella’ Caccone in 2010 begon te proberen de volledige set genen van Lonesome George samen te stellen, was de technologie traag en duur.
Het in kaart brengen van een genoom houdt in dat de volgorde van elke DNA-base in de cellen van een organisme wordt achterhaald. Het Human Genome Project, een poging om alle genen in het menselijk genoom in kaart te brengen, dat in 2003 werd voltooid, duurde bijna 15 jaar van planning tot voltooiing van de sequentie en kostte 2,7 miljard dollar – ver buiten het budget voor een schildpaddenbeschermingsproject.
Aldabra-reuzenschildpadden komen van de Seychellen bij de oostkust van Afrika, een halve wereld verwijderd van hun verwanten op de Galapagos-eilanden. Foto door Trisha Shears
Maar Caccone, een evolutiebioloog van de Yale University, profiteerde van een latere hausse in sequencing technologie. Met de genetische sequentie van Lonesome George in de hand, had Caccone iemand nodig met expertise in genoomanalyse. Toen een groep onderzoekers uit Spanje een oproep deed om schildpadgenen te bestuderen, zei Caccone tegen hen “jullie komen uit de hemel.”
Victor Quesada, van de Universiteit van Oviedo in Noord-Spanje, was een van die onderzoekers. Hij zag een kans om deze zeldzame reptielen te vergelijken met wat we al weten over menselijke veroudering, en vervolgens de genen te onderzoeken die dit proces zouden kunnen sturen.
Een genoom wordt niet opgedeeld in genen, dus koos het team twee methoden om het te ontleden.
De eerste was een “automatische aanpak”, aldus Quesada. Ze probeerden alle genen te voorspellen die aanwezig waren in de reuzenschildpadden met behulp van een algoritme dat hun genomen vergeleek met bekende gensequenties van Chinese softshell schildpadden en mensen.
“Mensen en schildpadden deelden een gemeenschappelijke voorouder ongeveer 300 miljoen jaar geleden, dus ondanks hun visuele verschillen delen de soorten nog steeds een heleboel genen,” zei Quesada. “Elke biochemische les die je leert van de ene soort, kun je waarschijnlijk indirect toepassen op een andere.”
De tweede benadering was een handmatige analyse. “We zochten naar genen die verband houden met een lang leven,’ zei Quesada. Wil een organisme lang leven, dan moet het ziekten – zoals kanker en diabetes – vermijden, evenals degeneratie van zijn gewrichten, spieren en organen. Quesada’s lijst bevatte dus genen waarvan bekend is dat ze eiwitten produceren die de manier reguleren waarop een organisme voedingsstoffen verwerkt, DNA repareert en ziekteverwekkers en tumoren afmaakt.
Door zich te richten op meer dan 3000 interessante genen, konden de onderzoekers de variaties tussen mensen en schildpadden blootleggen.
“Die analyse is zeer krachtig. Het onderscheidt dit artikel van veel andere artikelen,” zei Vadim Gladyshev, een bioloog die veroudering bestudeert aan de Harvard Medical School en niet betrokken was bij de nieuwe studie. “Het artikel is een belangrijke stap voorwaarts in termen van schildpadbiologie, maar in termen van de vergelijkende benadering is het ook een belangrijke bron.”
Waarom het belangrijk is
Dankzij deze analyse konden de onderzoekers hun oorspronkelijke lijst van 3.000 genen beperken tot 43 specifieke sequenties die mogelijk hebben bijgedragen aan het lange, ziektevrije leven van Lonesome George. Voor onderzoekers die veroudering bestuderen, zullen dat de volgende doelen zijn voor verdere experimenten naar hoe die genen daadwerkelijk het leven van een organisme veranderen.
Inzicht in die genen zou van vitaal belang kunnen zijn voor soorten die verwant zijn aan Lonesome George, zei Linda Cayot, wetenschappelijk adviseur van de Galapagos Conservancy, een groep die opkomt voor de bescherming van de Galapagos Eilanden en hun dierlijke bewoners. Hun lange, langzame bestaan “is de sleutel geweest tot hun overleving – van een tijd van overexploitatie naar een tijd van grotere verlichting en behoud,” schreef ze in een email.
De dood van Lonesome George, zei Cayot, inspireerde wetenschappelijke interesse in reuzenschildpadden en spoorde aan tot behoudsinspanningen die de resterende soorten Galapagos-reuzenschildpadden zouden kunnen beschermen tegen hetzelfde lot. “We zijn zelfs van plan om een schildpaddenpopulatie te herstellen op Pinta – Lonesome George’s eiland,” schreef Cayot.
Lonesome George was een natuurbeschermingsicoon, zei Caccone, maar een natuurbeschermingsicoon die ook inzichten kan verschaffen in de menselijke gezondheid en veroudering: Zelden vind je “één genoom dat beide kan.”
“Wanneer je de sequentie van het laatste dier van een soort bepaalt, hoe vaak is de laatste boodschap die het zendt er een van hoop voor ons?” Caccone zei.