Jak se velryby a delfíni vyvinuli pro život na moři
Nová studie ukazuje, že genomy kytovců, které zahrnují delfíny a velryby, se významně změnily, aby těmto zvířatům umožnily přechod ze suchozemského do vodního prostředí.
Ačkoli kytovci, jako jsou delfíni a velryby, vypadají jako ryby a - stejně jako ryby - žijí ve vodním prostředí, jsou to ve skutečnosti vodní savci.
Proto jsou v mnoha ohledech blíže obratlovcům žijícím na zemi, kteří rodí, aby žili mladí, a poté je ošetřují.
Vědci nyní vědí, že kytovci se vyvinuli z předků žijících na pevnině asi před 52,5 miliony let a přešli k životu na moři.
Pro tuto drastickou změnu se tato skupina savců v průběhu času pomalu adaptovala a vyvinula různé biologické vlastnosti, které odpovídají požadavkům podmořského života.
Zatímco některé - včetně ploutví, ploutví a aquadynamického tvaru těla - jsou snadno patrné, jiné úpravy jsou jemnější, ale neméně důležité.
Nyní studie dvou institutů Maxe Plancka v Drážďanech v Německu, Kalifornské univerzity v Riverside a Amerického přírodovědného muzea v New Yorku v New Yorku ukazuje, jak se vyvinula genetická výbava kytovců, která jim umožnila žít v oceánu .
Ve výzkumné práci, která se objevuje v časopise Vědecké zálohy, autoři vysvětlují, že tento přechod byl částečně možný, protože specifické geny se během tisíciletí staly neaktivními u delfínů, velryb a jiných kytovců.
Život na moři mohl usnadnit 85 ‚ztracených genů '
Hlavní autor Matthias Huelsmann a jeho kolegové se zajímali o lepší pochopení toho, jak se genomy kytovců přizpůsobily, aby jim umožnily prospívat pod vodou.
K tomu „česali“ 19 769 genů u 62 různých druhů savců - včetně, jak vysvětlují ve své studijní práci, „čtyř kytovců, dvou ploutvonožců [klade, který zahrnuje tuleně a mrože], kapustňáka a 55 suchozemských savců ”- hledání genů, které se staly neaktivními poté, co se kytovci vyvinuli z jejich předků žijících na zemi.
"Abychom přesně identifikovali geny, které byly inaktivovány během přechodu ze země do vody v linii kmenů kytovců, využili jsme nedávno sekvenovaný genom běžného hrocha, semi-vodního savce, který [...] je nejbližší žijící příbuzný s kytovci „a považovány pouze za geny bez detekovaných inaktivujících mutací u hrocha,“ vysvětlují autoři studie.
Týmu se tedy podařilo identifikovat 85 „ztracených genů“. Zatímco předchozí výzkum již některé z nich identifikoval, 62 (ekvivalent 73%) byly nové objevy.
Vědci vysvětlují, že jeden z inaktivovaných genů hraje roli v sekreci slin. Zatímco sliny pomáhají savcům žijícím na pevnině mazat a změkčovat potravu a také naštartovat proces trávení pomocí specifických enzymů, pro vodní savce se staly zbytečnými, protože voda může místo toho vykonávat tyto „práce“.
K tvorbě krevních sraženin byly nezbytné dva další geny, které se „ztratily“. Je však pravděpodobné, že jejich inaktivace umožnila vývoj dalších mechanismů utěsňování ran, které byly pro vodní život užitečnější.
Další klíčovou ztrátou byla ztráta určitých genů podílejících se na plicních funkcích. Nová genetická výbava umožňuje zhroucení plic kytovců, když se ponoří hluboko do moře.
"Ačkoli plicní kolaps by představoval závažný klinický problém pro člověka, slouží ke snížení jak vztlaku, tak rizika vzniku dekompresní nemoci u kytovců," vysvětlují Huelsmann a kolegové.
Ukázalo se, že kytovci také ztratili všechny geny, které umožňují savcům syntetizovat melatonin, hormon, který pomáhá regulovat cykly spánku a bdělosti.
U těchto savců žijících ve vodě mohla tato ztráta vést k vývoji jiného typu spánku, který se nazývá unihemispherický spánek. V této formě spánku odpočívá pouze polovina mozku, zatímco druhá polovina zůstává ve střehu. Tento mechanismus umožňuje kytovcům plavat na povrch nebo v případě potřeby produkovat více tepla.
Vyšetřovatelé tvrdí, že všechny tyto úpravy pomohly velrybám, delfínům a podobným vodním savcům začít žít spíše jako ryby.
„[Zjištění] naznačují, že ztráty genů u kytovců jsou spojeny nejen s vodními specializacemi, ale mohly se podílet na adaptaci na plně vodní prostředí,“ uzavírají vědci.
