Hvordan hvaler og delfiner utviklet seg for livet på havet
En ny studie viser at genomene til hvaler, som inkluderer delfiner og hvaler, har endret seg på viktige måter for å la disse dyrene gå over fra terrestriske til vannmiljøer.
Selv om hvaler, som delfiner og hvaler, ser ut som fisk og - akkurat som fisk - lever i vannmiljøer, er de faktisk vannpattedyr.
Derfor er de på mange måter nærmere landlevende virveldyr som føder levende unge og deretter ammer dem.
Forskere vet nå at hvaler utviklet seg fra forfedre til land for rundt 52,5 millioner år siden, og gikk over til et liv på sjøen.
For denne drastiske endringen har denne gruppen pattedyr tilpasset seg sakte over tid, og utviklet forskjellige biologiske trekk som samsvarer med kravene til liv under vann.
Mens noen - inkludert finner, svømmeføtter og en akvadynamisk kroppsform - er lett merkbare, er andre tilpasninger mer subtile, men ikke mindre viktige.
Nå viser en studie fra to Max Planck-institutter i Dresden, Tyskland, University of California i Riverside, og American Museum of Natural History i New York, NY, hvordan hvalfangstenes genetiske sammensetning har utviklet seg for å tillate dem å leve i havet. .
I forskningsoppgaven, som vises i tidsskriftet Vitenskapelige fremskritt, forklarer forfatterne at denne overgangen delvis var mulig fordi spesifikke gener har blitt inaktive i delfiner, hvaler og andre hvaler i løpet av årtusener.
85 ‘mistede gener’ kan ha tilrettelagt livet på sjøen
Hovedforfatter Matthias Huelsmann og kollegaer var interessert i å bedre forstå hvordan hvaleres genomer hadde tilpasset seg slik at de kunne trives under vann.
For å gjøre det, "kamret" de 19 769 gener i 62 forskjellige pattedyrarter - inkludert, som de forklarte i studieoppgaven, "fire hvaler, to pinnipeds [en klade som inkluderer sel og hvalross], en manat og 55 landpattedyr ”- å lete etter gener som hadde blitt inaktive etter at hvaler ble utviklet fra deres forfedre.
"For å presist identifisere gener som ble inaktiverte under overgangen fra land til vann i hvalstammen, brukte vi det nylig sekvenserte genomet til flodhesten, et semi-akvatisk pattedyr som [...] er nærmest levende i forhold til hvaler , og betraktet bare gener uten påviste inaktiverende mutasjoner i flodhesten, ”forklarer studieforfatterne.
Dermed klarte teamet å identifisere 85 "tapte gener." Mens tidligere forskning allerede hadde identifisert noen av disse, var 62 (tilsvarende 73%) nye funn.
Et av de inaktiverte genene, forklarer forskerne, spiller en rolle i spyttutskillelsen. Mens spytt hjelper pattedyr som bor i landet, med å smøre og myke mat, så vel som å starte fordøyelsesprosessen gjennom spesifikke enzymer, ble det unødvendig for vannpattedyr fordi vann i stedet kan utføre disse "jobbene".
To andre gener som ble "tapt" var nødvendige for dannelse av blodpropp. Imidlertid vil inaktivering sannsynligvis ha gjort det mulig for andre sårforseglingsmekanismer som var mer nyttige for vannlevende liv å utvikle seg.
Et annet viktig tap var at visse gener involvert i lungefunksjon. Den nye genetiske sammensetningen gjør at hvaleres lunger kan kollapse når de dykker dypt i havet.
"Mens lungekollaps ville representere et alvorlig klinisk problem for mennesker, tjener det til å redusere både oppdrift og risikoen for å utvikle dekompresjonssykdom hos hvaler," forklarer Huelsmann og kollegaer.
Det viser seg at hvalhvaler også mistet alle gener som tillater pattedyr å syntetisere melatonin, et hormon som hjelper til med å regulere sykluser av søvn og våkenhet.
I disse vannboende pattedyrene kan dette tapet ha ført til utviklingen av en annen type søvn som kalles enhemmisfærisk søvn. I denne søvnformen hviler bare halvparten av hjernen mens den andre halvparten forblir våken. Denne mekanismen gjør at hvaler kan svømme til overflaten eller produsere mer varme om nødvendig.
Alle disse tilpasningene, hevder etterforskerne, kan ha hjulpet hvaler, delfiner og lignende vannpattedyr til å begynne å leve mer som fisk.
"[O] funn tyder på at gentap hos hvaler ikke bare er forbundet med akvatiske spesialiseringer, men kan ha vært involvert i å tilpasse seg et fullt vannmiljø," konkluderer forskerne.
