Nagy fehér cápa: még furcsább lett a rettegett ragadozó egyik nagy rejtélye

A közvélemény számára az 1975-ben debütált ikonikus mozifilm, Steven Spielberg "Jaws" című alkotásának ősbemutatója óta -ami nálunk "A cápa" címen vált ismertté-, a világtenger egyik leglenyűgözőbb egyben legfélelmetesebb ragadozója, a nagy fehér vált a legismertebb cápafajjá. De a nagy fehér cápa széles körű ismertsége ellenére még mindig nagyon sok mindent nem tudunk erről az ikonikussá lett tengeri ragadozóról. A nagy fehér populációival kapcsolatos régóta megválaszolatlan kérdések mélyére ásva a kutatók most egy olyan, a genetikájukkal kapcsolatos rejtélybe botlottak, ami előtt értetlenül állnak a tengerbiológusok.

Nagy fehér cápa a dél-afrikai Mossel Bay vizeiben Fotó: Elter Tamás

Jeladóval megjelölt hím nagy fehér cápa a dél-afrikai False Bay vizeiben   Fotó: Elter Tamás

 Csúcsragadozóként  azonban az egyedszámuk a világtengeren való széles körű elterjedésük ellenére is rendkívül alacsony. „Jelenleg körülbelül 20 000 nagy fehér élhet a világtengerben” – mondja Gavin Naylor, a kutatás vezetője. „Bármelyik városban több a gyümölcslégy, mint ahány nagy fehér cápa él az egész világóceánban”- szemlélteti a nagy fehér populáció alacsony egyedszámát a Floridai Természettudományi Múzeum Floridai Cápakutatási Programjának igazgatója.

Az őszinte tudományos válasz az, hogy fogalmunk sincsen

De e szeparáció közben valami olyan furcsaság történt, aminek teljesen tisztázatlan a háttere. Naylor ezzel kapcsolatban a következőket nyilatkozta: „Az  őszinte tudományos válasz az, hogy fogalmunk sincs erről”- idézi a tengerbiológust az Ilf Science tudományos hírportál. A problémát először 2001-ben észlelték, amikor a tudósok összehasonlították az ausztráliai, az új-zélandi és a dél-afrikai nagy fehér cápák genetikai mintáit. E csoportok sejtjeinek magjaiban termelődő és tárolt DNS nagyjából megegyezett, de a dél-afrikai cápák mitokondriális DNS-e – a sejt energiatermelésének és anyagcsere-funkcióinak helyszíne – jelentősen eltért a többitől. 

Másfélszer akkora a fehér cápa genomja, mint az emberé, ráadásul sok benne az ismételt DNS   Fotó: Science Photo Library

Ez azzal magyarázható, hogy az adott régió nagy fehér cápái közel maradnak egymáshoz, és ritkán kereszteződnek a földrajzilag szomszédos csoportok egyedeivel. 

Az idő múlásával mindez genetikai mutációkat alakít ki, amelyek felhalmozódnak az egyes csoportokban, és végül egy teljesen új faj létrejöttéhez vezethetnek.

 De ha ez a helyzet, önként adódik a kérdés, hogy miért csak a mitokondriális DNS-ben mutathatók ki ezek a különbségek, és a sejtmagok DNS-ében miért nem? Nos, a tanulmány szerzői kezdetben azt feltételezték, hogy míg a hím fehér cápák hatalmas távolságokat barangolnak be egész évben, a nőstények nagyjából egyhelyben maradnak, vagy pedig a vándorlásuk során minden évben ugyanarra a helyszínre térnek vissza szaporodni. 

A nagy fehér cápák vándorlásaik során jól körülhatárolható területek között ingáznak   Fotó:  Shark News

Ezt a fajta migrációs mintát „filopatriának” nevezik a tengerbiológusok.

 Mivel a mitokondriális DNS leggyakrabban egy faj nőstényétől öröklődik át a következő generációkra, a fehér cápáknál tapasztalt genetikai eltérésekre is ez lehetne a megoldás. Manapság a nagy fehér cápák vándorlási szokásai a GPS-helymeghatározó jeladók alkalmazásával egyre nagyobb pontossággal feltérképezhetők. Ezért napjainkban már bizonyított tény, hogy a nőstény fehér cápák valóban ugyanarra a helyre térnek vissza párosodni.

2004-ben a dél-afrikai Mossel Bay vizein egy helymeghatározó jeladóval ellátott 4,5 méteres nőstény nagy fehér -amely a Nicole becenevet kapta a kutatóktól-, Mossel Bay-től a nyugat-ausztráliai Ningaloo-zátonyig úszva átszelte az Indiai-óceánt, majd onnan visszatért a dél-afrikai öbölbe, csaknem 20 ezer kilométeres távolságot téve meg oda-vissza. Ez volt az első olyan alkalom, amikor egész pontosan sikerült nyomon követni egy nőstény vándorlását az egyik jól ismert szaporodóhelyig.

Nagy fehér a dél-afrikai Mossel Bay vizeiben  Fotó: Elter Tamás

Ám mégis van egy probléma ezzel a több mint 20 éves magyarázattal – mégpedig az, hogy a gyakorlatban senki sem tesztelte valójában. Ez főként arra vezethető vissza, hogy az igen ritka fehér cápákat nagyon nehéz megtalálni, és még ha találunk is egyet-egyet, nem egyszerű vállalkozás DNS-mintát kinyerni egy olyan hatalmas ragadozóhalból, amelyik játszi könnyedséggel képes kettéharapni egy embert.

A Földközi-tenger fehér cápáinak a legközelebbi kuzinjai az ausztrál vizekben élnek

Gavin Naylor már 13 éve gyűjt adatokat a fehér cápákról. „ A nagy fehér cápa genomját szerettem volna feltérképezni, hogy feltárhassam genetikájuk molekuláris tulajdonságait” – magyarázza a kutató. „A fehér cápák nagyon sajátos tulajdonságokkal rendelkeznek, és körülbelül 40 vagy 50 mintánk volt, amelyekről úgy gondoltam, hogy ezeket felhasználhatjuk  a populációszerkezetük vizsgálatához is”- fűzi hozzá Gavin. A kollégáival együtt gyűjtött minták a világtenger több tájáról származnak, ami lehetővé tette a kutatók számára, hogy körülbelül 150 cápa mitokondriális genomjának DNS-ét szekvenálják.

Három különböző csoportjukat határolták el a világtengeren   Fotó: World of Sharks

Vizsgálataik megerősítették a 2001-ben először azonosított eredményeket – populációs szinten az észak-atlanti fehér cápák ritkán keverednek a dél-atlantiakkal, ahogyan a csendes-óceáni cápák sem keverednek az indiai-óceániakkal. 

Az összes vizsgált cápa sejtmag DNS-e meglehetősen konzisztens maradt, ám a mitokondriális DNS már sokkal nagyobb variációt mutatott. A mitokondriális genomok kifinomultabb vizsgálatának elvégzéséhez a kutatóknak rekonstruálniuk kellett a nagy fehér cápák evolúciós történetét, ami végül elvezette őket ahhoz a felfedezéshez, hogy a faj az utolsó nagy eljegesedés idején mindössze egy apró déli populációra redukálódott. „Amikor a tengerszint a legalacsonyabbra süllyedt, csak kevés fehér cápa maradt fenn. Amikor a jég olvadni kezdett a populáció is megnőtt, és észak felé kezdett terjeszkedni. Gyanítjuk, hogy azért maradtak meg tartósan is az északi vizekben, mert ott megbízható táplálékforrásra találtak” – magyarázza Gavin Naylor.

A nagy fehér cápák egyik legfontosabb természetes zsákmányát a fókák alkotják   Fotó: Chris Fallows/Apex Shark Expeditions

 Egész konkrétan a nagy fehér cápák a hűvösebb vizekben kiterjedt fókapopulációkra leltek, ez pedig biztos élelemforrást jelentett számukra, ami miatt javult a szaporodóképességük is.

Korábban az Aberdeen-i Egyetem tengerbiológusai tárták fel, hogy a Földközi-tengerben élő nagy fehér cápa populáció egyedei az ausztrál vizekben élő fehér cápákkal mutatnak szoros genetikai rokonságot. Ezért már akkor felvetődött, hogy a délről északra migráló fehér cápák az utolsó eljegesedés után kimélyült Gibraltári-szoroson át hatolhattak be a Földközi-tengerre, és itt megtelepedve alakult ki a ma is ismert mediterrán populációjuk.

A filopatriai elmélet azonban azt igényelte, hogy a kutatócsoport azonosítsa, mikor váltak szét ezek a populációk és volt-e elég idő a mitokondriális DNS-üknek ahhoz, hogy felhalmozza az összes ma is látható, illetve kimutatható különbséget.

Egy, a mediterrán vizekben, az Adriai-tengeren az 1970-es években kifogott nagy fehér cápa  Fotó: Victor Linn

 Sajnos, az ennek tesztelésére készített szimuláció negatív eredményt hozott – a filopatria lehet a nagy fehér cápák egyik viselkedési formája, de nem ez a felelős a nagy mitokondriális különbségekért. De mi is történhetett valójában? Naylor kezdetben úgy vélte, hogy a fehér cápák a más élőlényeknél, mint például a sügérféléknél is megfigyelhető szaporodási stratégiát folytathattak, melynek során néhány nőstény generációról generációra hozzájárult az adott populáció genetikai egyneművé válásához. Ám ezt a hipotézist sem igazolta az elvégzett szimuláció.

Az új kutatási eredmények csak még tovább mélyítették a rejtélyt

Létezik azonban egy harmadik magyarázat is arra, hogy mi lehet az oka a nagy fehér cápa populációk genetikai elkülönülésének, amit viszont kevésbé tartanak valószínűnek. Az olyan kis egyedszámú populációk, mint amilyen például a nagy fehér cápáké is, ki vannak téve az úgynevezett genetikai sodródásnak. Ez azt jelenti, hogy amikor mutációk jönnek létre – még ha ezek károsak is –, sokkal nagyobb a valószínűsége annak, hogy a tulajdonságaik átöröklődnek a következő generációkra. Nagyobb populációkban ugyanis egy káros genetikai mutáció jóval nagyobb eséllyel szüntethető meg a természetes szelekció révén. 

Nagy fehér siklik a felszín alatt a dél-afrikai vizekben   Fotó: Elter Tamás

Egy kisebb populációban azonban egyetlen állat is létrehozhat olyan mutációt, amely a genetikai sodródás miatt nagy változásokat okoz az egész csoportban. De a genetikai sodródás véletlenszerű folyamat, amely nem célozhat meg szelektíven úgy egy DNS-típust, hogy eközben egy másikat érintetlenül hagy. Gavin Naylor szerint így a természetes szelekció maradhatna meg az egyetlen másik lehetőségként, ami önmagában is rendkívül valószínűtlen a nagy fehér cápák rendkívül kis egyedszáma miatt. Ahhoz, hogy ezt a jelenséget meg lehessen magyarázni a természetes kiválasztódással, a szelekciós erőknek -ahogy Naylor mondta-, „brutálisan halálosnak” kellene lenniük. 

Még mindig sok a rejtély a nagy fehér cápák körül   Fotó: Wikimedia Commons

Tehát amíg ez a kutatás megpróbálta feltárni a nagy fehér cápák több mint furcsa genetikájának magyarázatát, csupán elmélyítette a rejtélyt, aminek megfejtése így még további aprólékos kutatásokat igényel. A tanulmány teljes terjedelmében az Amerikai Tudományos Akadémia szakfolyóiratában, a PNAS-ban jelent meg, amely angol nyelven itt olvasható el.

A nagy fehér cápák:

• sejtmagjaiban és mitokondriumaiban lévő DNS-ei alapvető eltérést mutatnak,
• egyetlen kis és majdnem kihalt csoportjukból alakult ki az a három nagyobb recens populáció,
• amely Dél-Afrika és Ausztrália között, az észak-atlanti és az észak-pacifikus régióban él,
• és amelyek szaporodásbiológiailag elkülönülve alig érintkeznek egymással,
• a köztük lévő genetikai különbségek okainak feltárása pedig további kutatásokat igényel.