Как са се развивали китовете и делфините за цял живот в морето
Ново проучване показва, че геномите на китоподобните, които включват делфини и китове, са се променили по важни начини, за да позволят на тези животни да преминат от сухоземна към водна среда.
Въпреки че китоподобните, като делфини и китове, изглеждат като риби и - също като рибите - живеят във водна среда, всъщност те са водни бозайници.
Следователно те са в много отношения по-близо до гръбначните животни, обитаващи земя, които раждат млади и след това ги кърмят.
Сега изследователите знаят, че китоподобните са еволюирали от обитатели на земя предци преди около 52,5 милиона години, преминавайки към живот в морето.
За тази драстична промяна тази група бозайници се адаптира бавно с течение на времето, развивайки различни биологични характеристики, които отговарят на изискванията на подводния живот.
Докато някои - включително перки, плавници и аквадинамична форма на тялото - са лесно забележими, други адаптации са по-фини, но не по-малко важни.
Сега проучване от два института на Макс Планк в Дрезден, Германия, Калифорнийския университет в Ривърсайд и Американския природонаучен музей в Ню Йорк, Ню Йорк, показва как еволюира генетичният състав на китоподобните, за да им позволи да живеят в океана .
В изследователския труд, който се появява в списанието Научен напредък, авторите обясняват, че този преход отчасти е бил възможен, тъй като специфични гени са станали неактивни при делфини, китове и други китоподобни през хилядолетията.
85 „изгубени гени“ може да са улеснили живота в морето
Водещият автор Матиас Хуелсман и колегите му се интересуват от по-добро разбиране как геномите на китоподобните са се приспособили, за да им позволят да процъфтяват под водата.
За целта те „сресаха“ 19 769 гена в 62 различни вида бозайници - включително, както те обясняват в своя учебен документ, „четири китоподобни, два ластоноги [клада, която включва тюлени и моржове], ламантин и 55 сухоземни бозайници ”- търсене на гени, които са станали неактивни след еволюирането на китоподобните от техните предци, обитаващи земята.
„За да идентифицираме точно гени, които са били инактивирани по време на прехода от сушата към водата в родословието на китоподобните, използвахме наскоро секвенирания геном на обикновения хипопотам, полуводен бозайник, който [...] е най-близкият живот спрямо китоподобните и са разглеждали само гени без открити инактивиращи мутации в хипопотам “, продължават да обясняват авторите на изследването.
По този начин екипът успя да идентифицира 85 „изгубени гени“. Докато предишни изследвания вече са идентифицирали някои от тях, 62 (еквивалентни на 73%) са нови открития.
Един от инактивираните гени, обясняват изследователите, играе роля в секрецията на слюнка. Докато слюнката помага на обитаващите земя бозайници да смазват и омекотяват храната, както и да стартират храносмилателния процес чрез специфични ензими, тя стана ненужна за водните бозайници, тъй като водата може да изпълнява тези „задачи“ вместо това.
Два други гена, които се „загубиха“, бяха необходими за образуването на кръвни съсиреци. Въпреки това тяхното инактивиране вероятно е позволило да се развият други механизми за запечатване на рани, които са били по-полезни за водния живот.
Друга ключова загуба е тази на някои гени, участващи в белодробната функция. Новият генетичен състав позволява на белите дробове на китоподобните да се срутят, когато се потопят дълбоко в морето.
„Макар белодробният колапс да представлява сериозен клиничен проблем за хората, той служи за намаляване както на плаваемостта, така и на риска от развитие на декомпресионна болест при китоподобните“, обясняват Huelsmann и колеги.
Оказва се, че китоподобните също са загубили всички гени, които позволяват на бозайниците да синтезират мелатонин, хормон, който помага за регулиране на цикъла на сън и будност.
При тези бозайници, обитаващи вода, тази загуба може да е довела до еволюцията на различен тип сън, наречен унихемисферен сън. При тази форма на сън само половината от мозъка почива, докато другата половина остава нащрек. Този механизъм позволява на китоподобните да плуват на повърхността или да произвеждат повече топлина, ако е необходимо.
Изследователите твърдят, че всички тези адаптации може би са помогнали на китовете, делфините и подобни водни бозайници да започнат да живеят по-скоро като риби.
„[Нашите открития предполагат, че загубите на гени в китоподобните не само са свързани с водни специализации, но биха могли да участват в адаптирането към напълно водна среда“, заключават изследователите.
