Simatűjű szálkásfenyő: vajon ez az ősi élőlény őrizheti a hosszú élet titkát?

Számos olyan élőlényt ismernek a biológusok, amelyeknek rendkívül hosszú az életciklusa; ilyen például az akár kétszáz évig is elélő galápagoszi óriásteknős vagy a négyszáz évnél is tovább élő grönlandi cápa, illetve a fél évezredet megélő sellőkagyló. De még ezek az emberhez képest igen tekintélyes korú matuzsálemek is egészen fiatalnak számítanak a simatűjű szálkásfenyő egyik olyan egyedéhez képet, amely több mint ötezer éves, és még most is hoz hajtásokat.

Matuzsálemi korú simatűjű szálkásfenyők a kaliforniai Fehér-hegységben Fotó: Rick Goldwaser Forrás: Wikimedia Commons

A simatűjű szálkásfenyő (Pinus longaeva) több mint ötezer évig is elélhet, és emiatt adódik a kérdés, hogy minek köszönheti ezt a kivételesen hosszú életciklust. A Kaliforniai Egyetem szaktudósai erre keresnek választ, az eredményeiket pedig az Oxford Academic G3 Genes- Genomes- Genetics című szakfolyóiratában tették közzé idén március 17-én.

A simatűjű szálkásfenyő a Föld legisdősebb nem telepes élőlénye   Fotó: Dcrjsr / Wikimedia Commons

Simatűjű szálkásfenyő: egy rendkívüli növényfaj, amelyen nem fog az idő

„Az emberek  ilyeneket szoktak kérdezni tőlem: »David, mondd meg, melyik a hosszú élet génje, és én klónozom, szabadalmaztatom, illetve eladom«” – mondja David Neale, a Kaliforniai Egyetem növénytudományi emeritus professora, akit az Ilf Science tudományos hírportál idéz. „Természetesen ez rendkívül összetett és bonyolult kérdés. De lehet, hogy ebben az egyetlen élőlényben történik valami olyan alapvető felfedezés a hosszú élet genetikai alapjaira vonatkozóan, amit más élőlényekre is lehetne alkalmazni ” – fűzi hozzá Neale professzor. Az USDA Erdészeti Szolgálat engedélyével Davis Neale és tudóstársai terepgyakorlatra indultak a kaliforniai White Mountainsbe, vagyis a Fehér-hegységbe, ahol szövetmintákat gyűjtöttek egy simatűjű szálkásfenyő tűleveleiből és magjaiból, amelyeket azután a Johns Hopkins Egyetemre vittek genetikai szekvenálásra.

A simatűjű szálkásfenyő friss toboztermése   Fotó: Brian W. Schaller / Wikimedia Commons

A simatűjű szálkásfenyő az Egyesült Államok délnyugati hegyvidéki régióinak őshonos faja, ami leginkább Nevada, Utah és Kalifornia állam területén fordul elő. A száraz és kietlen vidékeket kedvelő fenyőfajnak kivételesen hosszú az életciklusa, a Sierra Nevadával párhuzamosan futó Fehér-hegységben az egyik példány korát még 2013-ban 5062 évben határozták meg a kutatók.

Ez igen komoly feladatnak bizonyult, mivel „egy 24 milliárd bázispárból álló genom összeállítása, amely az emberi genom méretének a nyolcszorosa, jelentős technikai kihívást jelent” – vázolta a munka nehézségét Steven Salzberg, a Johns Hopkins Egyetem biomérnök-professzora és a tanulmány társszerzője.

Rendkívüli génkészletet tárt fel az analízis

De a feladat végül mégis egyszerűbbnek bizonyult, mint amilyennek eredetileg látszott. „Nagy mérete ellenére […] a simatűjű szálkásfenyő genomja csak alig több gént tartalmaz, mint az emberi genom” – magyarázta Steven Saltzberg. „A genom többi részét több millió ismétlődő úgynevezett „szemét DNS” szekvencia tölti ki, amelyek úgy tűnik, hogy nem ártanak a szervezetnek, mivel ezeket az ismétlődéseket az evolúciós folyamat több millió éven át hordozta” – mondja a tanulmány vezető szerzője.

Egy toboz kinagyított képe   Fotó: G. Thomas  / Wikimedia Commons

A tudóscsoport aprólékos és hosszadalmas munkájának eredménye olyan egyértelmű genetikai előnyöket mutatott ki a simatűjű szálkásfenyőnél, amelynek analógiái a kutatók szerint minden rendkívül hosszú életciklussal rendelkező fafajnál is kimutathatók kell hogy legyenek. A kutatás többek között olyan géneket tárt fel, amelyek a sebgyógyulásért és a DNS-javításért, mások a levelek növekedését és terjedéséért, megint mások pedig a betegségekkel szembeni ellenállásért felelősek, ráadásul ezekből jóval több van és sokkal erősebbek is ebben a fajban mint más élőlényeknél. A fa, vagyis a simatűjű szálkásfenyő telomerjei – a kromoszómák végén található „védősapkák” – nagyobbak más tűlevelűek telomerjeihez képest, ami a sejtek hosszabb élettartamára és lassabb öregedésére utal.

Ígéretes új genetikai kutatásokat alapozhat meg a felfedezés

Léteznek azonban olyan környezeti tényezők is, amelyek elősegítik a simatűjű szálkásfenyő hosszú életciklusát – ilyen például, hogy ez a faj hajlamos meglehetősen szélsőséges régiókban élni, ami viszont jelentősen lecsökkenti a versenytársak vagy a fára veszélyt jelentő élősködők és növényevők számát az adott élőhelyen. A simatűjű szálkásfenyő rendkívüli hosszú élettartama és ökológiai sikere egyben csábító kilátássá teszi a genomját mind az ökológusok, mind pedig az öregedéskutatók számára: 

Olyan ez, mintha lenne egy alkatrészlistánk

 – magyarázza Davis Neale professzor.

Különleges génkészletének köszönhetik e fák a kivételes életkorukat   Fotó: James R Bouldin  / Wikimedia Commons

 „Egyetlen fa szekvenálása azonban még nem ad egyértelmű betekintést a hosszú élettartam genetikai alapjaiba” – figyelmeztet a tanulmány vezető szerzője. „Könnyen lehetséges, hogy ebből a szempontból a simatűjű szálkásfenyő alapvetően egyedi esetnek számít, és ezért kicsi annak az esélye, hogy más élőlény is hasonlóvá válhasson hozzá ” – mondja a Kaliforniai Egyetem kutatást vezető emeritus professora. „De egy olyan referencia-genomszekvencia megléte, amely az emberi egészségre és másra is vonatkoztatható, szükséges reagens a modern biológiában” – tette hozzá a professzor. „Most már létezik egy olyan erőforrás, amelyre építve elkezdhetjük a további és igen ígéretes modern genetikai felfedezéseket.” Ez pedig már önmagában is igen izgalmas lehetőségnek számít.

A tanulmány teljes terjedelmében és angol nyelven itt olvasható el.

A Kaliforniai Egyetem kutatói:

• genetikai analízishez gyűjtöttek mintát a simatűjű szálkásfenyőből,
• egy olyan fafajból, amelynek kivételesen hosszú az életciklusa,
• és megállapították, hogy a fa egészen egyedülálló génkészlettel rendelkezik,
• amelyek közül egyes gének a DNS-javításért, illetve a sejtek regenerálódásáért felelnek,
• lehetővé téve, hogy a simatűjű szálkásfenyő hihetetlenül magas, több ezer éves életkort éljen meg.