Kā vaļi un delfīni attīstījās visu mūžu jūrā
Jauns pētījums parāda, ka vaļveidīgo, tostarp delfīnu un vaļu, genomi ir mainījušies svarīgos veidos, lai ļautu šiem dzīvniekiem pāriet no sauszemes uz ūdens vidi.
Kaut arī vaļveidīgie, piemēram, delfīni un vaļi, izskatās kā zivis un tāpat kā zivis - dzīvo ūdens vidē, patiesībā tie ir ūdens zīdītāji.
Tāpēc viņi daudzējādā ziņā ir tuvāk sauszemes dzīvojošajiem mugurkaulniekiem, kuri dzemdē dzīvi jauni un pēc tam tos baro.
Pētnieki tagad zina, ka vaļveidīgie pirms apmēram 52,5 miljoniem gadu attīstījās no sauszemes senčiem, pārejot uz dzīvi jūrā.
Šīm krasajām izmaiņām šī zīdītāju grupa laika gaitā ir pielāgojusies lēnām, attīstoties dažādām bioloģiskām īpašībām, kas atbilst zemūdens dzīves prasībām.
Lai gan daži - ieskaitot spuras, pleznas un akvatorijas ķermeņa formu - ir viegli pamanāmi, citi pielāgojumi ir smalkāki, bet ne mazāk svarīgi.
Tagad divu Max Planck institūtu Drēzdenē (Vācijā), Kalifornijas universitātē Riversaidā un Amerikas Dabas vēstures muzejā Ņujorkā (NY) veiktais pētījums parāda, kā vaļveidīgo ģenētiskais sastāvs ir attīstījies, lai ļautu viņiem dzīvot okeānā. .
Pētījumā, kas parādās žurnālā Zinātnes attīstība, autori paskaidro, ka šī pāreja daļēji bija iespējama tāpēc, ka delfīnos, vaļos un citos vaļveidīgajos gadu tūkstošu laikā gēni ir kļuvuši neaktīvi.
85 ‘zaudētie gēni’, iespējams, ir atvieglojuši dzīvi jūrā
Galvenais autors Matiass Huelsmans un viņa kolēģi bija ieinteresēti labāk izprast, kā vaļveidīgo genomi ir pielāgojušies, lai ļautu tiem zelt zem ūdens.
Lai to izdarītu, viņi “ķemmēja” 19 769 gēnus 62 dažādās zīdītāju sugās, ieskaitot, kā viņi paskaidro savā pētījumā, “četrus vaļveidīgos, divus dzeloņveidīgos [klašu, kurā ietilpst roņi un valzirgi], lamantīnu un 55 sauszemes zīdītājus. ”- meklējot gēnus, kas bija kļuvuši neaktīvi pēc vaļveidīgo attīstīšanās no viņu sauszemes senčiem.
“Lai precīzi identificētu gēnus, kas tika inaktivēti pārejas laikā no sauszemes uz ūdeni vaļveidīgo cilmes cilts līnijā, mēs izmantojām nesen secīgo parastā nīlzirga - daļēji ūdens zīdītāja - genomu, kurš […] ir vistuvāk dzīvojošais attiecībā pret vaļveidīgajiem , un uzskatīja tikai par gēniem, kuriem hipopotāmā nav konstatētas inaktivējošas mutācijas, ”turpina skaidrot pētījuma autori.
Tādējādi komandai izdevās identificēt 85 “pazudušos gēnus”. Lai gan iepriekšējie pētījumi dažus no tiem jau bija identificējuši, 62 (kas atbilst 73%) bija jauni atklājumi.
Viens no inaktivētajiem gēniem, kā paskaidro pētnieki, spēlē lomu siekalu sekrēcijā. Lai gan siekalas palīdz zīdītājiem, kas dzīvo zemē, ieeļļot un mīkstināt pārtiku, kā arī uzsākt gremošanas procesu, izmantojot īpašus enzīmus, ūdens zīdītājiem tas kļuva nevajadzīgi, jo ūdens var veikt šos “darbus”.
Asins recekļu veidošanai bija nepieciešami vēl divi gēni, kas kļuva “pazuduši”. Tomēr to inaktivācija, visticamāk, ir ļāvusi attīstīties citiem brūču blīvēšanas mehānismiem, kas bija noderīgāki ūdens organismiem.
Vēl viens būtisks zaudējums bija dažu gēnu iesaistīšana plaušu darbībā. Jaunais ģenētiskais sastāvs ļauj vaļveidīgo plaušām sabrukt, kad viņi ienirst dziļi jūrā.
"Kaut arī plaušu sabrukums cilvēkiem būtu nopietna klīniska problēma, tas palīdz samazināt gan peldspēju, gan vaļveidīgo dekompresijas slimības attīstības risku," paskaidro Huelsmans un viņa kolēģi.
Izrādās, ka vaļveidīgie zaudēja arī visus gēnus, kas ļauj zīdītājiem sintezēt melatonīnu - hormonu, kas palīdz regulēt miega un nomoda ciklus.
Šiem ūdenī dzīvojošiem zīdītājiem šis zaudējums, iespējams, izraisīja cita veida miega attīstību, ko sauc par unihemisfērisko miegu. Šajā miega formā tikai puse smadzeņu atpūšas, bet otra puse paliek modra. Šis mehānisms ļauj vaļveidīgajiem vajadzības gadījumā peldēt uz virsmu vai radīt vairāk siltuma.
Pētnieki apgalvo, ka visi šie pielāgojumi, iespējams, ir palīdzējuši vaļiem, delfīniem un līdzīgiem ūdens zīdītājiem sākt dzīvot vairāk kā zivis.
"[O] ur atklājumi liecina, ka gēnu zudumi vaļveidīgajos ir saistīti ne tikai ar ūdens specializāciju, bet arī varēja būt iesaistīti, lai pielāgotos pilnībā ūdens videi," secina pētnieki.
