Jak wieloryby i delfiny ewoluowały do życia na morzu
Nowe badanie pokazuje, że genomy waleni, w tym delfinów i wielorybów, zmieniły się w istotny sposób, aby umożliwić tym zwierzętom przejście ze środowiska lądowego do wodnego.
Chociaż walenie, takie jak delfiny i wieloryby, wyglądają jak ryby i - podobnie jak ryby - żyją w środowisku wodnym, w rzeczywistości są ssakami wodnymi.
Dlatego pod wieloma względami są bliżej żyjących na lądzie kręgowców, które rodzą młode, a następnie karmią je.
Naukowcy wiedzą teraz, że walenie wyewoluowały z przodków zamieszkujących ląd około 52,5 miliona lat temu, przechodząc do życia na morzu.
Do tej drastycznej zmiany ta grupa ssaków dostosowywała się powoli w czasie, ewoluując różne cechy biologiczne, które odpowiadają wymaganiom życia podwodnego.
Podczas gdy niektóre - w tym płetwy, płetwy i aquadynamiczny kształt ciała - są łatwo zauważalne, inne adaptacje są bardziej subtelne, ale nie mniej ważne.
Obecnie badanie przeprowadzone przez dwa Instytuty Maxa Plancka w Dreźnie, w Niemczech, na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside oraz w Amerykańskim Muzeum Historii Naturalnej w Nowym Jorku, pokazuje, jak ewolucja genetyczna waleni umożliwia im życie w oceanie. .
W artykule naukowym, który ukazał się w czasopiśmie Postęp naukowy, autorzy wyjaśniają, że ta przemiana była częściowo możliwa, ponieważ określone geny stały się nieaktywne u delfinów, wielorybów i innych waleni na przestrzeni tysiącleci.
85 „utraconych genów” mogło ułatwić życie na morzu
Główny autor Matthias Huelsmann i współpracownicy byli zainteresowani lepszym zrozumieniem, w jaki sposób genomy waleni przystosowały się, aby umożliwić im rozwój pod wodą.
W tym celu „przeczesali” 19 769 genów 62 różnych gatunków ssaków - w tym, jak wyjaśniają w artykule badawczym, „czterech waleni, dwóch płetwonogich [klad obejmujący foki i morsy], manata i 55 ssaków lądowych”. ”- poszukiwanie genów, które stały się nieaktywne po tym, jak walenie wyewoluowały z ich lądowych przodków.
„Aby precyzyjnie zidentyfikować geny, które zostały zdezaktywowane podczas przejścia z lądu do wody w linii łodygi waleni, wykorzystaliśmy niedawno zsekwencjonowany genom hipopotama pospolitego, ssaka półwodnego, który […] jest najbliżej żyjącego względem waleni , i uwzględniono tylko geny, w których nie wykryto mutacji inaktywujących w hipopotamie ”- wyjaśniają autorzy badania.
W ten sposób zespołowi udało się zidentyfikować 85 „utraconych genów”. Podczas gdy poprzednie badania już zidentyfikowały niektóre z nich, 62 (co odpowiada 73%) to nowe odkrycia.
Naukowcy wyjaśniają, że jeden z inaktywowanych genów odgrywa rolę w wydzielaniu śliny. Podczas gdy ślina pomaga ssakom żyjącym na lądzie smarować i zmiękczać pokarm, a także pobudzać proces trawienia poprzez określone enzymy, stała się niepotrzebna dla ssaków wodnych, ponieważ zamiast tego woda może wykonywać te „prace”.
Dwa inne geny, które zostały „utracone”, były niezbędne do tworzenia się skrzepów krwi. Jednak ich inaktywacja prawdopodobnie umożliwiła rozwój innych mechanizmów uszczelniania ran, które były bardziej pomocne dla organizmów wodnych.
Inną kluczową stratą była strata niektórych genów zaangażowanych w czynność płuc. Nowy skład genetyczny umożliwia zapadanie się płuc waleni, gdy nurkują one głęboko w morzu.
„Podczas gdy zapaść płuc stanowiłaby poważny problem kliniczny dla ludzi, służy ona zarówno zmniejszeniu pływalności, jak i ryzyku wystąpienia choroby dekompresyjnej u waleni” - wyjaśniają Huelsmann i współpracownicy.
Okazuje się, że walenie utraciły również wszystkie geny, które pozwalają ssakom syntetyzować melatoninę, hormon, który pomaga regulować cykle snu i czuwania.
U tych ssaków żyjących w wodzie utrata ta mogła doprowadzić do ewolucji innego rodzaju snu, zwanego snem jednopółkulowym. W tej formie snu tylko połowa mózgu odpoczywa, podczas gdy druga połowa pozostaje czujna. Mechanizm ten pozwala waleni wypłynąć na powierzchnię lub w razie potrzeby wytworzyć więcej ciepła.
Wszystkie te adaptacje, twierdzą badacze, mogły pomóc wielorybom, delfinom i podobnym ssakom wodnym zacząć żyć bardziej jak ryby.
„Odkrycia [O] ur sugerują, że utrata genów u waleni nie tylko jest związana ze specjalizacjami wodnymi, ale mogła być zaangażowana w przystosowanie się do w pełni wodnego środowiska” - podsumowują naukowcy.
