Kuinka valaat ja delfiinit kehittyivät elämään merellä
Uusi tutkimus osoittaa, että valaiden, mukaan lukien delfiinit ja valaat, genomit ovat muuttuneet tärkeillä tavoilla, jotta nämä eläimet voisivat siirtyä maanpäällisistä vesiympäristöihin.
Vaikka valaat, kuten delfiinit ja valaat, näyttävät kaloilta ja - samoin kuin kalat - elävät vesiympäristössä, ne ovat itse asiassa vesi-nisäkkäitä.
Siksi he ovat monin tavoin lähempänä maalla asuvia selkärankaisia, jotka synnyttävät elävän nuoren ja sitten hoitavat heitä.
Tutkijat tietävät nyt, että valaat kehittyivät maan asukkaista esi-isistä noin 52,5 miljoonaa vuotta sitten siirtyessään elämään merellä.
Tätä dramaattista muutosta varten tämä nisäkäsryhmä on sopeutunut hitaasti ajan myötä ja kehittänyt erilaisia biologisia ominaisuuksia, jotka vastaavat vedenalaisen elämän vaatimuksia.
Vaikka jotkut - mukaan lukien evät, räpylät ja akvodynaaminen kehon muoto - ovat helposti havaittavissa, muut mukautukset ovat hienovaraisempia, mutta eivät vähemmän tärkeitä.
Nyt kahden Max Planck -instituutin Dresdenissä, Saksassa, Kalifornian yliopistossa Riversidessa ja Yhdysvaltain luonnonhistoriallisessa museossa New Yorkissa, New Yorkissa, osoittaa, kuinka valaiden geneettinen koostumus on kehittynyt, jotta he voivat elää meressä .
Lehdessä ilmestyvässä tutkimuksessa Tiede etenee, kirjoittajat selittävät, että tämä siirtyminen oli osittain mahdollista, koska tietyistä geeneistä on tullut inaktiivisia delfiineissä, valaissa ja muissa valaissa vuosituhansien aikana.
85 ”kadonneita geenejä” on saattanut helpottaa elämää merellä
Pääkirjailija Matthias Huelsmann ja kollegat olivat kiinnostuneita ymmärtämään paremmin, miten valaiden genomit olivat sopeutuneet antamaan heille mahdollisuuden menestyä veden alla.
Tätä varten he "kammattiin" 19 769 geeniä 62 eri nisäkäslajissa - mukaan lukien, kuten he selittävät tutkimuspapereissaan, "neljä valaita, kaksi käpylää [klaasi, joka sisältää hylkeitä ja murskuja], manaatit ja 55 maan nisäkästä ”- etsimällä geenejä, joista on tullut passiivisia sen jälkeen, kun valaat ovat kehittyneet maan asukkaista.
"Valaiden varren suvussa siirtyessä maasta veteen inaktivoituneiden geenien tarkkaan tunnistamiseen käytimme äskettäin sekvensoidun tavallisen virtahepon, puolivedessä olevan nisäkkään, joka […] on lähimpänä elävää valaiden, genomia. ja katsoivat vain geenejä, joissa ei ole havaittu inaktivoivia mutaatioita virtahepossa ", tutkijat selittävät.
Siten joukkue onnistui tunnistamaan 85 "kadonneen geenin". Vaikka aiemmat tutkimukset olivat jo tunnistaneet joitain näistä, 62 (vastaava 73%) oli uusia löytöjä.
Tutkijoiden mukaan yhdellä inaktivoiduista geeneistä on rooli syljen erityksessä. Vaikka sylki auttaa maalla asuvia nisäkkäitä voidelemaan ja pehmentämään ruokaa sekä käynnistämään ruoansulatuskanavan tiettyjen entsyymien avulla, se tuli tarpeettomaksi vesi-nisäkkäille, koska vesi voi sen sijaan suorittaa nämä "työt".
Kaksi muuta geeniä, joista tuli "menetetty", olivat välttämättömiä verihyytymien muodostumiselle. Niiden inaktivointi on kuitenkin todennäköisesti mahdollistanut muiden haavanpitämismekanismien kehittymisen, joista oli enemmän hyötyä vesieliöille.
Toinen keskeinen menetys oli tiettyjen keuhkojen toimintaan liittyvien geenien tappio. Uusi geneettinen koostumus antaa valaiden keuhkojen romahtaa, kun ne sukeltavat syvälle mereen.
"Vaikka keuhkojen romahtaminen merkitsisi vakavaa kliinistä ongelmaa ihmisille, se vähentää sekä kelluvuutta että valaiden dekompressiotaudin kehittymisen riskiä", Huelsmann ja hänen kollegansa selittävät.
Valaseläimet, osoittautuvat, menettivät myös kaikki geenit, jotka antavat nisäkkäille syntetisoida melatoniinia, hormonia, joka auttaa säätelemään unen ja herätyksen jaksoja.
Näissä vedessä asuvissa nisäkkäissä tämä menetys on saattanut johtaa erityyppisen unen, jota kutsutaan unihemisfääriseksi uneksi, kehitykseen. Tässä unimuodossa vain puolet aivoista lepää, kun taas toinen puoli on valppaana. Tämän mekanismin avulla valaat voivat uida pinnalle tai tuottaa enemmän lämpöä tarvittaessa.
Tutkijoiden mukaan kaikki nämä mukautukset ovat saattaneet auttaa valaita, delfiinejä ja vastaavia vesinisäkkäitä elämään enemmän kalojen tapaan.
"[O] ur-havainnot viittaavat siihen, että valaiden geenihäviöt eivät liity pelkästään vesiympäristöihin, vaan ne voisivat olla mukana sopeutumisessa täysin vesiympäristöön", tutkijat päättelevät.
