El tiburón de Groenlandia es conocido por ser escurridizo y por haber ocultado durante años sus rasgos más sorprendentes. Estas lentas criaturas se esconden principalmente en las aguas profundas y frías de los océanos Atlántico Norte y Ártico, y son los únicos tiburones que soportan las gélidas temperaturas durante todo el año. Algunos ejemplares de la especie podrían haber estado nadando allí desde la época colonial, y los investigadores están empezando a descifrar cómo.
Debido al lento metabolismo de este animal marino, los científicos sospecharon durante mucho tiempo que el tiburón de Groenlandia tenía una vida útil inusualmente larga, pero no había forma de determinar la magnitud exacta hasta hace poco. Una investigación publicada en 2016 determinó que los tiburones son los vertebrados más longevos, con una edad estimada de entre 272 y más de 500 años. Ahora, un estudio diferente tiene como objetivo comprender el mecanismo detrás de esa longevidad.
Un equipo internacional de científicos ha sido el primero en mapear el genoma del tiburón de Groenlandia, secuenciando cerca del 92% de su ADN y brindando información sobre el funcionamiento interno de este longevo pez. El ensamblaje, la representación computacional de su genoma, no solo agrega información a lo que se sabe sobre la estructura de los tiburones y cómo funcionan sus cuerpos, sino que también proporciona pistas sobre por qué los animales tienen tanta capacidad de resistencia, dijeron los investigadores.
“Solo con el ensamblaje del genoma podemos entender realmente qué mutaciones, por ejemplo, se han acumulado en el tiburón que llevaron a esta enorme esperanza de vida”, dijo el Dr. Steve Hoffman, autor principal de la nueva investigación sobre el tiburón de Groenlandia y biólogo computacional del Instituto Leibniz sobre el Envejecimiento en Alemania. “Para este fin, este genoma es una especie de herramienta, por así decirlo, que nos permite, y por supuesto también a otros investigadores, estudiar estos mecanismos moleculares de la longevidad”.
Los autores del estudio publicaron sus hallazgos como una preimpresión (un artículo científico que no ha pasado por el proceso de revisión por pares) mientras invitan a más científicos a estudiar el genoma y realizar su propio análisis del ADN del tiburón, dijo Hoffman.
Hay pocas especies de animales que viven más que los humanos, particularmente en comparación con nuestro peso y tamaño corporal. Al estudiar los mecanismos de longevidad del tiburón de Groenlandia, los científicos también podrían obtener más información sobre cómo extender potencialmente la vida humana, dijeron los autores.
El genoma del tiburón de Groenlandia
Los tiburones de Groenlandia crecen a un ritmo extremadamente lento de menos de 1 centímetro (0,4 pulgadas) al año, pero eventualmente pueden alcanzar más de 6 metros (alrededor de 20 pies) de longitud, y no alcanzan la madurez sexual hasta que tienen más de un siglo. Se sospecha que la especie más antigua podría sobrevivir más de medio milenio.
Los autores del estudio descubrieron que el genoma del tiburón es extraordinariamente grande, el doble de largo que el de un humano y más grande que cualquier otro genoma de tiburón secuenciado hasta la fecha. Los investigadores están analizando el genoma para explorar qué puede significar su gran tamaño para la longevidad del tiburón. Una razón para que el genoma sea más largo podría ser la capacidad del tiburón para reparar su ADN, un rasgo que se ha observado comúnmente en otras especies con una esperanza de vida excepcional, incluida la rata topo desnuda, el roedor más longevo que puede vivir hasta 30 años o más, y ciertas especies de tortugas que pueden vivir más de 100 años.
El tiburón de Groenlandia es único en el sentido de que una gran parte (más del 70%) de su genoma está formado por los llamados genes saltadores, que pueden moverse dentro de la secuencia de ADN duplicándose, a veces creando mutaciones. A menudo, estas duplicaciones se denominan parásitos genéticos debido a sus posibles efectos nocivos, incluidas enfermedades genéticas como el cáncer.
Sin embargo, parece que en el tiburón de Groenlandia, los genes que reparan el ADN han estado actuando como genes saltadores, distribuyéndose en el genoma y ralentizando el proceso de envejecimiento al reparar el ADN dañado. Como resultado, “el efecto perjudicial de estos elementos transponibles (genes saltadores) no solo se cancela, sino que tal vez incluso se invierte, de modo que la integridad del genoma es aún mejor en el tiburón de Groenlandia”, dijo el autor principal, el Dr. Arne Sahm, bioinformático y profesor adjunto de la Universidad del Ruhr de Bochum en Alemania.
Los autores sugieren que los genes de reparación del ADN de la especie en algún momento desarrollaron la capacidad de multiplicarse, lo que contribuye aún más a la reparación del ADN y, a su vez, a la longevidad. Los investigadores quieren explorar y analizar más a fondo el ADN del tiburón de Groenlandia, a la vez que comparan su genoma con el de otras especies de tiburones y peces de vida más corta, para proporcionar evidencia adicional de este rasgo único, dijo Hoffman.
Estudio del tiburón de Groenlandia
Antes de que los investigadores secuenciaran el genoma del tiburón de Groenlandia, solo había disponibles unos 10 genomas para todos los elasmobranquios (una subclase de peces que incluye tiburones, rayas y mantarrayas), dijo la Dra. Nicole Phillips, profesora asociada de ecología y biología de organismos en la Universidad del Sur de Mississippi en Hattiesburg. Phillips no participó en la investigación realizada por Hoffman, Sahm y su equipo.
“Cuantos más genomas de alta calidad se secuencien, mejor podremos comprender los fundamentos genéticos de los rasgos compartidos y únicos de este antiguo grupo”, dijo Phillips en un correo electrónico. “La identificación de la base genética de la esperanza de vida en diferentes especies, incluidos los tiburones de vida larga, permite a los investigadores comprender la biología del envejecimiento y la longevidad”.
Debido a la preferencia de los tiburones por las aguas profundas, históricamente la mayor parte de la información sobre el tiburón de Groenlandia provenía de registros de pesca comercial. En la última década, los investigadores han utilizado cada vez más videos, incluidos vehículos operados a distancia y cámaras con cebo, así como observaciones en especímenes capturados para investigar al esquivo tiburón.
Para secuenciar y estudiar la composición genética del tiburón, los autores sacrificaron varios especímenes para obtener una muestra de tejido, para lo cual tenían un permiso de investigación. Pero los científicos esperan que su trabajo sobre el genoma del tiburón de Groenlandia ayude en última instancia a la conservación de la especie, dijo Hoffman. El tiburón de Groenlandia está actualmente catalogado como vulnerable en la Lista Roja de Especies Amenazadas de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza, con su última evaluación en junio de 2019.
“Los autores pudieron obtener información sobre un animal que realmente se encuentra en un lugar único en el árbol evolutivo de la vida. “Es muy ancestral, y por eso podría representar, al menos en los tiburones, potencialmente cómo evolucionaron todos los genomas, porque proporciona esta instantánea de un genoma realmente interesante y muy especializado”, dijo el Dr. Toby Daly-Engel, profesor asociado de ingeniería oceánica y ciencias marinas en el Instituto de Tecnología de Florida en Melbourne y director del Laboratorio de Conservación de Tiburones de Florida Tech. Daly-Engel no participó en la investigación.
“Por un lado, creo que el conocimiento de estos genes saltarines es realmente interesante, y sin embargo, por otro lado, no es sorprendente que estén viendo cosas que nunca hemos visto antes”, agregó, “porque aunque hemos secuenciado otros genomas de tiburones, las especies de tiburones son tan diferentes entre sí que podemos esperar cosas nuevas con cada especie”.
Prolongación de la esperanza de vida humana
En investigaciones anteriores, los científicos han podido prolongar la esperanza de vida de ciertas especies de vida corta, como las moscas y los ratones, mediante modificaciones genéticas. Al investigar más especies de vida larga, los científicos pueden comprender mejor el proceso de envejecimiento de todas las especies y las herramientas que podrían aplicarse potencialmente para prolongar la esperanza de vida humana, dijo Sahm.
“La evolución no siempre elige el mismo camino. Entonces, si, digamos, el objetivo es tener una mejor reparación del ADN, pero se puede lograr mediante múltiples mecanismos, y los mecanismos son diferentes en ratas topo, ballenas y tiburones, necesitamos aprender sobre todos ellos y luego ver cuáles podemos adaptar más fácilmente para el uso humano”, dijo la Dra. Vera Gorbunova, profesora de medicina y biología en la Universidad de Rochester en Nueva York y autora principal de un estudio de 2023 que utilizó genes transferidos de ratas topo desnudas para extender la esperanza de vida de los ratones. Gorbunova no participó en la investigación del tiburón de Groenlandia.
“Una vez que los investigadores comprendan el mecanismo… entonces podremos ver si podemos diseñar un fármaco específico que actúe sobre esta enzima del genoma de esta manera”, añadió. “Se puede soñar con la terapia genética, tal vez podamos darle a la gente un gen del tiburón de Groenlandia, pero eso puede ser un enfoque más de ciencia ficción, pero algo más fácilmente traducible sería, bueno, tal vez podamos diseñar un fármaco que actúe sobre (un) gen humano y lo haga funcionar un poco más como el del tiburón de Groenlandia. Y eso… mejoraría la reparación del ADN en los humanos”.
Hay muchas influencias ambientales que dañan el ADN humano, como la luz solar o el tabaco. Al aprender más sobre la técnica única de reparación del ADN del tiburón de Groenlandia, los científicos pueden comenzar a estudiar cómo el rasgo contribuye a otros factores que retrasan el envejecimiento, como la supresión de tumores en las células del tiburón de Groenlandia, así como los posibles efectos en las células de otras especies, incluida la nuestra, dijo Sahm.
“Si realmente queremos aumentar significativamente la expectativa de vida humana, o quizás incluso mejor, extender el porcentaje de nuestra vida (en el que) estamos realmente sanos y en forma y podemos hacer cosas… es bueno observar los trucos de los animales muy longevos”, agregó, “cómo cambian su sistema en general, qué estrategias usan y luego aprender de… esas estrategias”.