Ako sa vyvinuli veľryby a delfíny pre život na mori
Nová štúdia ukazuje, že genómy kytovcov, ktoré zahŕňajú delfíny a veľryby, sa zmenili dôležitými spôsobmi, aby umožnili týmto zvieratám prechod zo suchozemského do vodného prostredia.
Aj keď veľryby, ako napríklad delfíny a veľryby, vyzerajú ako ryby a rovnako ako ryby žijú vo vodnom prostredí, v skutočnosti sú to vodné cicavce.
Preto sú v mnohých ohľadoch bližšie k stavovcom žijúcim na zemi, ktorí rodia živé mláďatá a potom ich ošetria.
Vedci dnes vedia, že veľryby sa vyvinuli z predkov obývajúcich pevninu asi pred 52,5 miliónmi rokov a prešli k životu na mori.
Pre túto drastickú zmenu sa táto skupina cicavcov v priebehu času pomaly prispôsobovala a vyvíjala rôzne biologické vlastnosti, ktoré zodpovedajú požiadavkám podmorského života.
Zatiaľ čo niektoré - vrátane plutiev, plutiev a aquadynamického tvaru tela - sú ľahko viditeľné, iné úpravy sú jemnejšie, ale nie menej dôležité.
Teraz štúdia dvoch inštitútov Maxa Plancka v nemeckých Drážďanoch, Kalifornskej univerzity v Riverside a Amerického prírodovedného múzea v New Yorku v New Yorku ukazuje, ako sa vyvinula genetická výbava kytovcov, ktorá im umožnila žiť v oceáne .
Vo výskumnej práci, ktorá sa objavuje v časopise Vedecké pokroky, autori vysvetľujú, že tento prechod bol čiastočne možný, pretože špecifické gény sa stali v priebehu tisícročí neaktívne u delfínov, veľrýb a iných veľrýb.
Život na mori mohol uľahčiť 85 „stratených génov“
Vedúci autor Matthias Huelsmann a jeho kolegovia sa zaujímali o lepšie pochopenie toho, ako sa genómy kytovcov prispôsobili, aby im umožnili prosperovať pod vodou.
Za týmto účelom „česali“ 19 769 génov u 62 rôznych druhov cicavcov - vrátane, ako vysvetľujú vo svojej študijnej práci, „štyroch kytovcov, dvoch plutvonožcov [clade, ktorý zahŕňa tulene a mrože], manatee a 55 suchozemských cicavcov ”- hľadanie génov, ktoré sa stali neaktívnymi potom, čo sa veľryby vyvinuli z ich predkov obývajúcich pevninu.
„Na presnú identifikáciu génov, ktoré boli inaktivované počas prechodu z pevniny na vodu v rodovej línii stoniek veľrýb, sme využili nedávno sekvenovaný genóm obyčajného hrocha, semi-vodného cicavca, ktorý [...] je najbližším žijúcim príbuzným kytovcom , a považovali sa iba za gény bez detekovaných inaktivujúcich mutácií u hrocha, “vysvetľujú ďalej autori štúdie.
Tímu sa tak podarilo identifikovať 85 „stratených génov“. Zatiaľ čo predchádzajúci výskum už niektoré z nich identifikoval, 62 (ekvivalent 73%) boli nové objavy.
Vedci vysvetľujú, že jeden z inaktivovaných génov hrá úlohu v sekrécii slín. Aj keď sliny pomáhajú cicavcom žijúcim na pevnine mazať a zmäkčovať jedlo, ako aj naštartovať tráviaci proces pomocou špecifických enzýmov, pre vodné cicavce to bolo zbytočné, pretože tieto úlohy môže vykonávať voda.
Na vznik krvnej zrazeniny boli potrebné dva ďalšie gény, ktoré sa „stratili“. Je však pravdepodobné, že ich inaktivácia umožnila vývoj ďalších mechanizmov utesňovania rán, ktoré viac napomáhali vodnému životu.
Ďalšou kľúčovou stratou boli straty určitých génov podieľajúcich sa na funkcii pľúc. Nová genetická výbava umožňuje zrúteniu pľúc kytovcov, keď sa ponoria hlboko do mora.
„Aj keď pľúcny kolaps by predstavoval závažný klinický problém pre ľudí, slúži na zníženie vztlaku aj rizika vzniku dekompresnej choroby u kytovcov,“ vysvetľujú Huelsmann a kolegovia.
Ukázalo sa, že veľryby tiež stratili všetky gény, ktoré umožňujú cicavcom syntetizovať melatonín, hormón, ktorý pomáha regulovať cykly spánku a bdenia.
U týchto cicavcov žijúcich vo vode mohla táto strata viesť k vývoju iného typu spánku, ktorý sa nazýva unihemisférický spánok. V tejto forme spánku odpočíva iba polovica mozgu, zatiaľ čo druhá polovica zostáva v strehu. Tento mechanizmus umožňuje kytovcom vyplávať na povrch alebo v prípade potreby produkovať viac tepla.
Vedci tvrdia, že všetky tieto úpravy mohli pomôcť veľrybám, delfínom a podobným vodným cicavcom začať žiť skôr ako ryby.
„Zistenia naznačujú, že straty génov u veľrýb súvisia nielen s vodnými špecializáciami, ale mohli sa podieľať aj na adaptácii na úplne vodné prostredie,“ uzatvárajú vedci.
