Kaip vystėsi banginiai ir delfinai gyvenimui jūroje
Naujas tyrimas rodo, kad banginių šeimos gyvūnų, įskaitant delfinus ir banginius, genomai pasikeitė svarbiais būdais, kad šie gyvūnai galėtų pereiti iš sausumos į vandens aplinką.
Nors banginių šeimos gyvūnai, pavyzdžiui, delfinai ir banginiai, atrodo kaip žuvys ir, kaip ir žuvys, gyvena vandens aplinkoje, iš tikrųjų tai yra vandens žinduoliai.
Todėl jie daugeliu atžvilgių yra artimesni sausumoje gyvenantiems stuburiniams gyvūnams, kurie atsiveda jauną gyvybę ir paskui juos slaugo.
Tyrėjai dabar žino, kad banginių šeimos gyvūnai išsivystė iš sausumoje gyvenančių protėvių maždaug prieš 52,5 milijono metų ir perėjo prie gyvenimo jūroje.
Šiam drastiškam pokyčiui ši žinduolių grupė laikui bėgant prisitaikė lėtai, vystydamasi skirtingas biologines savybes, atitinkančias povandeninio gyvenimo reikalavimus.
Nors kai kurie - įskaitant pelekus, plėveles ir akvadinaminę kūno formą - yra lengvai pastebimi, kiti pritaikymai yra subtilesni, bet ne mažiau svarbūs.
Dabar dviejų Maxo Plancko institutų Drezdene (Vokietija), Kalifornijos universiteto Riverside ir Amerikos gamtos istorijos muziejaus Niujorke (NY) tyrimas rodo, kaip vystėsi banginių šeimos gyvūnų genetinė sudėtis, leidžianti jiems gyventi vandenyne. .
Tyrimo darbe, kuris pasirodo žurnale Mokslo pažanga, autoriai paaiškina, kad šis perėjimas iš dalies buvo įmanomas, nes per tūkstantmečius delfinai, banginiai ir kiti banginių šeimos gyvūnai tapo neaktyvūs.
85 „pamesti genai“ galėjo palengvinti gyvenimą jūroje
Pagrindinis autorius Matthiasas Huelsmannas ir jo kolegos buvo suinteresuoti geriau suprasti, kaip banginių šeimos gyvūnų genomai pritaikyti, kad jie galėtų klestėti po vandeniu.
Norėdami tai padaryti, jie „sušuko“ 19 769 genus 62 skirtingose žinduolių rūšyse, įskaitant, kaip paaiškinta savo tyrimo dokumente, „keturis banginius, du vėžiagyvius [kladą, kuriame yra ruonių ir riešutų], manatą ir 55 sausumos žinduolius “- genų, kurie tapo neaktyvūs po to, kai banginių šeimos gyvūnai išsivystė iš žemėje gyvenančių protėvių, ieškojimas.
„Norėdami tiksliai identifikuoti genus, kurie buvo inaktyvuoti pereinant nuo sausumos prie vandens banginių šeimos stiebų linijoje, mes panaudojome neseniai sekvencuotą paprastojo begemoto, pusiau vandens žinduolio, kuris […] yra artimiausias gyvas banginių šeimos gyvūnams, genomą. ir laikė tik genais, kurių hipopotame nebuvo aptikta inaktyvuojančių mutacijų “, - toliau aiškina tyrimo autoriai.
Taigi komandai pavyko nustatyti 85 „pamestus genus“. Nors ankstesni tyrimai kai kuriuos iš jų jau nustatė, 62 (tai atitinka 73%) buvo nauji atradimai.
Tyrėjų paaiškinimu, vienas iš neaktyvintų genų vaidina vaidmenį seilių sekrecijoje. Nors seilės padeda sausumoje gyvenantiems žinduoliams sutepti ir suminkštinti maistą, taip pat pradėti virškinimo procesą naudojant specifinius fermentus, vandens žinduoliams tai tapo nereikalinga, nes vanduo gali atlikti šiuos „darbus“.
Kraujo krešuliui susidaryti buvo būtini dar du „pamesti“ genai. Tačiau jų inaktyvavimas greičiausiai leido vystytis kitiems žaizdų sandarinimo mechanizmams, kurie buvo naudingesni vandens gyvūnijai.
Kitas svarbus nuostolis buvo tam tikrų genų, susijusių su plaučių funkcija. Naujas genetinis makiažas leidžia banginių šeimos gyvūnų plaučiams subyrėti, kai jie neria giliai į jūrą.
"Nors plaučių žlugimas būtų rimta klinikinė problema žmonėms, jis padeda sumažinti banguotumą ir plūdrumo ligos išsivystymo riziką", - aiškina Huelsmannas ir jo kolegos.
Paaiškėjo, kad banginių šeimos gyvūnai taip pat prarado visus genus, kurie leidžia žinduoliams sintetinti melatoniną - hormoną, kuris padeda reguliuoti miego ir budrumo ciklus.
Šiems vandenyje gyvenantiems žinduoliams šis praradimas galėjo paskatinti kitokio tipo miego, vadinamo unihemisferiniu, išsivystymą. Tokia miego forma ilsisi tik pusė smegenų, o kita pusė išlieka budri. Šis mechanizmas leidžia banginių šeimos gyvūnams plaukti į paviršių arba, jei reikia, gaminti daugiau šilumos.
Tyrėjai teigia, kad visi šie pritaikymai galėjo padėti banginiams, delfinams ir panašiems vandens žinduoliams pradėti gyventi labiau kaip žuvims.
"[O] ur išvados rodo, kad banginių šeimos gyvūnų genų praradimas yra susijęs ne tik su vandens specializacija, bet ir galėjo prisitaikyti prie visiškai vandens aplinkos", - daro išvadą mokslininkai.
