Cum au evoluat balenele și delfinii pentru viața pe mare
Un nou studiu arată că genomul cetaceelor, care include delfinii și balenele, s-au schimbat în moduri importante pentru a permite acestor animale să treacă de la mediul terestru la cel acvatic.
Deși cetaceele, cum ar fi delfinii și balenele, arată ca pești și - la fel ca peștii - trăiesc în medii acvatice, ele sunt, de fapt, mamifere acvatice.
Prin urmare, sunt, în multe privințe, mai aproape de vertebratele care locuiesc pe uscat, care dau naștere vieții tinere și apoi le alăptează.
Cercetătorii știu acum că cetaceele au evoluat din strămoșii care locuiesc pe uscat în urmă cu aproximativ 52,5 milioane de ani, trecând la o viață pe mare.
Pentru această schimbare drastică, acest grup de mamifere s-a adaptat lent în timp, evoluând diferite trăsături biologice care se potrivesc cu cerințele vieții subacvatice.
În timp ce unele - inclusiv aripioare, flipuri și forma corpului acvadinamic - sunt ușor de remarcat, alte adaptări sunt mai subtile, dar nu mai puțin importante.
Acum, un studiu realizat de două institute Max Planck din Dresda, Germania, Universitatea California din Riverside și Muzeul American de Istorie Naturală din New York, NY, arată cum a evoluat structura genetică a cetaceelor pentru a le permite să trăiască în ocean .
În lucrarea de cercetare, care apare în jurnal Progrese științifice, autorii explică faptul că această tranziție a fost, în parte, posibilă, deoarece gene specifice au devenit inactive la delfini, balene și alți cetacei de-a lungul mileniilor.
85 de „gene pierdute” pot fi facilitat viața pe mare
Autorul principal Matthias Huelsmann și colegii săi au fost interesați să înțeleagă mai bine modul în care genacii cetaceelor s-au adaptat pentru a le permite să prospere sub apă.
Pentru a face acest lucru, au „pieptănat” 19.769 de gene la 62 de specii diferite de mamifere - incluzând, așa cum explică în lucrarea lor de studiu, „patru cetacee, doi pinnipedi [o cladă care include foci și morse], un lamantin și 55 de mamifere terestre. ”- căutarea genelor care deveniseră inactive după ce cetaceele au evoluat din strămoșii lor care locuiesc pe uscat.
„Pentru a identifica cu precizie genele care au fost inactivate în timpul tranziției de la uscat la apă în descendența tulpinilor cetacee, am folosit genomul recent secvențiat al hipopotamului comun, un mamifer semi-acvatic care [...] este cea mai apropiată viață față de cetacee , și au considerat numai gene fără mutații inactivante detectate în hipopotam ", continuă autorii studiului.
Astfel, echipa a reușit să identifice 85 de „gene pierdute”. În timp ce cercetările anterioare identificaseră deja unele dintre acestea, 62 (echivalentul a 73%) au fost noi descoperiri.
Una dintre genele inactivate, explică cercetătorii, joacă un rol în secreția de salivă. În timp ce saliva ajută mamiferele care locuiesc pe uscat să lubrifieze și să înmoaie alimentele, precum și să înceapă procesul digestiv prin enzime specifice, a devenit inutilă pentru mamiferele acvatice, deoarece apa poate îndeplini aceste „locuri de muncă”.
Alte două gene care au devenit „pierdute” erau necesare pentru formarea cheagurilor de sânge. Cu toate acestea, inactivarea lor este posibil să fi permis alte mecanisme de etanșare a rănilor care au fost mai utile pentru viața acvatică să evolueze.
O altă pierdere cheie a fost aceea a anumitor gene implicate în funcția pulmonară. Noul machiaj genetic permite plămânilor cetaceelor să se prăbușească atunci când se scufundă adânc în mare.
In timp ce colapsul pulmonar ar reprezenta o problema clinica severa pentru oameni, acesta serveste la reducerea flotabilitatii si a riscului de a dezvolta boala de decompresie la cetacee, Huelsmann si colegii explica.
Se pare că cetaceele au pierdut toate genele care permit mamiferelor să sintetizeze melatonina, un hormon care ajută la reglarea ciclurilor de somn și veghe.
La aceste mamifere care locuiesc în apă, această pierdere ar fi putut duce la evoluția unui alt tip de somn numit somn unihemisferic. În această formă de somn, doar jumătate din creier se odihnește, în timp ce cealaltă jumătate rămâne alertă. Acest mecanism permite cetaceelor să înoate la suprafață sau să producă mai multă căldură, dacă este necesar.
Toate aceste adaptări, susțin anchetatorii, ar fi putut ajuta balenele, delfinii și mamiferele acvatice similare să înceapă să trăiască mai mult ca peștii.
„[O] descoperirile noastre sugerează că pierderile de gene la cetacee nu numai că sunt asociate cu specializări acvatice, dar ar fi putut fi implicate în adaptarea la un mediu complet acvatic”, concluzionează cercetătorii.
