Как дельфины и киты ушли в море?

Хотя китообразные, такие как дельфины и киты, похожи на рыбу и, как и рыбы, живут в водной среде, на самом деле они являются млекопитающими. Поэтому они во многом ближе к наземным позвоночным. Например, также, как и наземные млекопитающие, они производят на свет живое потомство, а затем ухаживают за ними.

Сейчас исследователи знают, что китообразные произошли от живших на суше предков, но около 52,5 милионов лет назад они превратились в морских обитателей.

Для этих радикальных изменений эта группа млекопитающих медленно адаптировалась, развивая различные биологические особенности, которые соответствуют потребностям подводной жизни. В то время как некоторые из них – плавники, ласты и аквадинамическая форма тела — легко заметны, другие изменения увидеть невооружённым глазом не так просто.

Исследование, проведенное учёными из института Макса Планка в Дрездене и Калифорнийского университета в Риверсайде позволило проследить эволюционные изменения генетического состава китообразных, со временем позволив им жить в океане.

В научной работе, опубликованной в журнале Science Advances, авторы поясняют, что этот переход стал возможным, отчасти, потому, что у дельфинов, китов и других китообразных со временем «отключились» целые группы генов, помогавшие им жить на суше.

Но ведущий автор Маттиас Уэльсманн и его коллеги были заинтересованы в более глубоком понимании процесcов адаптации геномов дельфинов и китообразных, поэтому они начали исследовать гены 62 различных млекопитающих, в число которых входили тюлени, моржи, четыре китообразных и 55 наземных животных.

«Для точного определения генов, которые были деактивированы при переходе от сухопутной жизни китообразных к водной, мы использовали геном гиппопотама, полуводного млекопитающего, которое наиболее близко к китообразным. При исследовании мы учитывали только гены, в которых не были выявлены инактивирующие мутации», – поясняют учёные.

В ходе своей работы, «прочесав» почти 20 тысяч генов, команда смогла идентифицировать 85 «потерянных» генов. Некоторые из них уже были известны, благодаря предыдущим исследованиям, но 62 гена стали отличным дополнением, так как ранее они нигде не упоминались.

Один из найденных генов, например, отвечал за секрецию слюны. Млекопитающим она нужна для размягчения пищи и запуска процесса пищеварения, но после перехода с суши под воду механизм оказался совсем не нужен нашим друзьям, поэтому они от него «отказались». Два других «потерянных» гена были необходимы для образования тромбов. Однако их инактивация, вероятно, позволила разработать другие механизмы запечатывания ран, которые были более полезны для развития водных организмов. Также им пришлось отказаться от гена, отвечающего за выработку мелатонина, гормон, который помогает регулировать циклы сна и бодрствования.

Последняя «потеря» привела к развитию однополушарного сна. При такой форме сна только половина мозга отдыхает, в то время как другая половина остается начеку. 

Возможно, в будущем они откажутся и от других способностей, связывающих их с людьми. Какими – пока не знает.

Фото: Pixbay