Как киты и дельфины пришли в океан: теория эволюции

Новое исследование показывает, что геномы китообразных, к которым относятся дельфины и киты, существенно изменились, чтобы позволить этим животным переходить из наземной в водную среду.

Хотя китообразные выглядят как рыбы и точно так же, как рыбы, живут в водной среде, на самом деле они являются водными млекопитающими. Поэтому они во многих отношениях ближе к наземным позвоночным животным.

Исследователи из института Макса Планка в Дрездене и Университета Калифорнии в Риверсайде выяснили, что китообразные произошли от наземных предков около 52,5 миллиона лет назад и со временем от жизни на суше перешли к водному обитанию. К такому радикальному изменению эта группа млекопитающих постепенно адаптировалась, развивая различные биологические особенности, которые соответствуют требованиям подводной жизни.

В исследовательской работе, которая появилась в журнале Science Advances, ее авторы объясняют, что этот переход отчасти стал возможным потому, что у дельфинов, китов и других китообразных в течение тысячелетий определенные гены сделались неактивными. 

Как же геномы китообразных адаптировались к тому, чтобы они смогли жить под водой? Для того чтобы это выяснить, ученые исследовали 19 769 генов у 62 различных видов млекопитающих. Чтобы точно идентифицировать гены, которые были инактивированы во время перехода от суши к воде, эксперты использовали секвенированный геном обыкновенного бегемота, который является ближайшим живущим родственником китообразных.

Таким образом команде удалось выявить 85 «потерянных генов». Исследователи объясняют, что один из инактивированных генов играет роль в секреции слюны. Хотя слюна помогает млекопитающим, обитающим на суше, смазывать и смягчать пищу, а также стимулировать процесс пищеварения с помощью специфических ферментов, она стала ненужной водным млекопитающим, поскольку у них эту «работу» начала выполнять вода.

Оказывается, что китообразные также потеряли все гены, которые позволяют млекопитающим синтезировать мелатонин – гормон, помогающий регулировать циклы сна и бодрствования.

У обитающих в воде млекопитающих эта потеря, возможно, привела к развитию сна другого типа, при котором только половина мозга отдыхает, тогда как другая половина остается настороже. Этот механизм позволяет китообразным плавать на поверхности или производить больше тепла, если это необходимо.