Lonesome George, en skrynklig Galapagosjättesköldpadda, var den sista av sitt slag. När en forskare upptäckte den nästan två meter långa reptilen som strövade omkring på ön Pinta 1971 hade man trott att arten var utdöd i årtionden. Under de 40 år som följde – fram till sin död 2012 – trodde man att Lonesome George var den enda Pinta-jättesköldpaddan på planeten.
Nu använder forskarna den ikoniska sköldpaddans genetiska material tillsammans med DNA från en annan långlivad sköldpadda, Aldabra-jättesköldpaddan, för att bättre förstå vad som krävs för att leva ett långt liv.
I en ny studie som publicerades på måndagen i Nature Ecology and Evolution sekvenserade forskarna Lonesome Georges och hans kollegors jättesköldpaddors gener för att jämföra de gemensamma genetiska kopplingarna bland andra långlivade djur – som nakna mullvadsråttor, fladdermöss, vissa arter av valar och människor.
De fann en uppsättning genetiska anpassningar relaterade till cancerundertryckning, DNA-reparation och inflammation, vilket lägger grunden för framtida experiment om åldrandets mekanismer.
Med den nya insikten i sköldpaddans biologi hoppas forskarna också att denna analys kan bidra till att förhindra det långa, ensamma slutet för världens återstående jättesköldpaddor.
Vad de gjorde
När Adalgisa ”Gisella” Caccone började försöka sammanställa den kompletta uppsättningen av Lonesome Georges gener år 2010, var tekniken långsam och dyr.
För att sekvensera ett genom måste man ta reda på ordningen för varje DNA-bas i en organisms celler. Human Genome Project, ett försök att kartlägga alla gener i det mänskliga genomet som avslutades 2003, tog nästan 15 år från planering till färdigställande av sekvensen och kostade 2,7 miljarder dollar – långt utanför budgeten för ett projekt för bevarande av sköldpaddor.
Aldabra jättesköldpaddor kommer från Seychellerna nära Afrikas östkust, en halv värld bort från deras släktingar på Galapagosöarna. Foto av Trisha Shears
Men Caccone, en evolutionsbiolog från Yale University, gynnades av den efterföljande boomen i sekvenseringstekniken. Med Lonesome Georges genetiska sekvens i handen behövde Caccone någon med expertis inom genomanalys. När en grupp forskare från Spanien efterlyste sköldpaddsgener att studera sa Caccone till dem: ”Ni kom från himlen.”
Victor Quesada vid universitetet i Oviedo i norra Spanien var en av dessa forskare. Han såg en möjlighet att jämföra dessa sällsynta reptiler med vad vi redan vet om människans åldrande och sedan utforska de gener som kan styra processen.
Ett genom är inte uppdelat i gener, så teamet valde två metoder för att bryta ner det.
Den första var ett ”automatiskt tillvägagångssätt”, säger Quesada. De försökte förutsäga alla gener som fanns i jättesköldpaddorna med hjälp av en algoritm som jämförde deras genom med kända gensekvenser från kinesiska mjuksköldpaddor och människor.
”Människor och sköldpaddor delade en gemensam förfader för cirka 300 miljoner år sedan, så trots de visuella skillnaderna delar arterna fortfarande många gener”, sade Quesada. ”Varje biokemisk läxa som du lär dig av en art kan du förmodligen tillämpa indirekt på en annan art.”
Den andra metoden var en manuell analys. ”Vi letade efter gener som är förknippade med livslängd”, sade Quesada. För att en organism ska kunna leva länge måste den undvika sjukdomar – som cancer och diabetes – samt degeneration av leder, muskler och organ. Quesadas lista innehöll därför gener som är kända för att producera proteiner som reglerar hur en organism bearbetar näringsämnen, reparerar DNA och dödar patogener och tumörer.
Genom att rikta in sig på mer än 3 000 gener av intresse kunde forskarna ta reda på variationerna mellan människor och sköldpaddor.
”Den analysen är mycket kraftfull. Den skiljer den här artikeln från många andra artiklar”, säger Vadim Gladyshev, en biolog som studerar åldrande vid Harvard Medical School och som inte var inblandad i den nya studien. ”Papperet är ett viktigt framsteg när det gäller sköldpaddans biologi, men när det gäller det jämförande tillvägagångssättet är det också en viktig resurs.”
Varför det spelar roll
Med hjälp av analysen kunde forskarna begränsa sin ursprungliga lista på 3 000 gener till 43 specifika sekvenser som kan ha bidragit till Lonesome Georges långa, sjukdomsfria liv. För forskare som studerar åldrande kommer dessa att bli nästa mål för ytterligare experiment om hur dessa gener faktiskt förändrar en organisms liv.
Förståelsen av dessa gener kan vara avgörande för arter som är besläktade med Lonesome George, säger Linda Cayot, vetenskaplig rådgivare till Galapagos Conservancy, en grupp som förespråkar skyddet av Galapagosöarna och deras djuriska invånare. Deras långa, långsamma existens ”har varit nyckeln till deras överlevnad – från en tid av överexploatering till en tid av större upplysning och bevarande”, skriver hon i ett mejl.
Lonesome Georges död, sade Cayot, inspirerade det vetenskapliga intresset för jättesköldpaddor och sporrade till bevarandeinsatser som kan skydda de återstående arterna av Galapagos jättesköldpaddor från samma öde. ”Vi planerar till och med att återställa en sköldpaddepopulation på Pinta – Lonesome Georges ö”, skrev Cayot.
Lonesome George var en bevarandeikon, sade Caccone, men en bevarandeikon som också kan ge insikter om människors hälsa och åldrande: Det är sällan man hittar ett genom som kan göra både och.”
”När man sekvenserar det sista djuret av en art, hur ofta är då det sista budskapet som det sänder ett budskap om hopp för oss?” Caccone sade.