วาฬและโลมาวิวัฒนาการมาอย่างไรเพื่อสิ่งมีชีวิตในทะเล
การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าจีโนมของสัตว์จำพวกวาฬซึ่งรวมถึงโลมาและวาฬมีการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบที่สำคัญเพื่อให้สัตว์เหล่านี้เปลี่ยนจากพื้นดินไปสู่สภาพแวดล้อมทางน้ำ
แม้ว่าสัตว์จำพวกวาฬเช่นโลมาและปลาวาฬจะดูเหมือนปลาและเหมือนกับปลา - อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมทางน้ำ แต่ในความเป็นจริงแล้วพวกมันก็เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในน้ำ
ดังนั้นในหลาย ๆ ด้านพวกมันจึงใกล้ชิดกับสัตว์มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่บนบกซึ่งให้กำเนิดมีชีวิตเป็นหนุ่มสาวแล้วจึงเลี้ยงดูพวกมันในหลาย ๆ ด้าน
ปัจจุบันนักวิจัยทราบแล้วว่าสัตว์จำพวกวาฬมีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษที่อาศัยอยู่บนบกเมื่อประมาณ 52.5 ล้านปีก่อนโดยเปลี่ยนไปใช้ชีวิตในทะเล
สำหรับการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงนี้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกลุ่มนี้ได้ปรับตัวช้าลงเมื่อเวลาผ่านไปโดยมีการพัฒนาลักษณะทางชีววิทยาที่แตกต่างกันซึ่งตรงกับความต้องการของสิ่งมีชีวิตใต้น้ำ
ในขณะที่บางอันรวมถึงครีบครีบและรูปร่างของน้ำจะสังเกตเห็นได้ง่าย แต่การปรับตัวอื่น ๆ มีความละเอียดอ่อนมากกว่า แต่ก็สำคัญไม่น้อยไปกว่ากัน
ตอนนี้การศึกษาจากสถาบัน Max Planck สองแห่งในเดรสเดนเยอรมนีมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียในริเวอร์ไซด์และพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติอเมริกันในนิวยอร์กนิวยอร์กแสดงให้เห็นว่าการสร้างพันธุกรรมของสัตว์จำพวกวาฬมีวิวัฒนาการมาอย่างไรเพื่อให้พวกมันอาศัยอยู่ในมหาสมุทรได้ .
ในเอกสารการวิจัยซึ่งปรากฏในวารสาร ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ผู้เขียนอธิบายว่าการเปลี่ยนแปลงนี้ส่วนหนึ่งเป็นไปได้เนื่องจากยีนที่เฉพาะเจาะจงไม่ได้ใช้งานในโลมาปลาวาฬและสัตว์จำพวกวาฬอื่น ๆ ในช่วงหลายพันปี
85 "ยีนที่หายไป" อาจอำนวยความสะดวกให้กับชีวิตในทะเล
Matthias Huelsmann ผู้เขียนนำและเพื่อนร่วมงานสนใจที่จะทำความเข้าใจให้ดีขึ้นว่าจีโนมของสัตว์จำพวกวาฬปรับตัวเพื่อให้พวกมันเจริญเติบโตได้อย่างไรใต้น้ำ
ในการทำเช่นนั้นพวกมัน“ รวมกลุ่ม” ยีน 19,769 ยีนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม 62 ชนิดซึ่งรวมถึงตามที่อธิบายไว้ในเอกสารการศึกษาของพวกเขาว่า“ cetaceans สี่ตัว pinnipeds สองตัว [clade ที่มีแมวน้ำและวอลรัส] แมนนาทีและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบก 55 ชนิด ” - ค้นหายีนที่ไม่ได้ใช้งานหลังจากที่สัตว์จำพวกวาฬมีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษที่อาศัยอยู่บนบก
“ ในการระบุยีนที่ถูกยกเลิกการใช้งานในระหว่างการเปลี่ยนถ่ายจากบนบกไปสู่น้ำในเชื้อสายของสัตว์จำพวกวาฬได้อย่างแม่นยำเราได้ใช้จีโนมที่เรียงลำดับเมื่อเร็ว ๆ นี้ของฮิปโปโปเตมัสซึ่งเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกึ่งน้ำที่ […] เป็นสิ่งมีชีวิตที่ใกล้เคียงที่สุดกับสัตว์จำพวกวาฬ และพิจารณาเฉพาะยีนที่ไม่มีการตรวจพบว่ามีการยับยั้งการกลายพันธุ์ในฮิปโปโปเตมัส” ผู้เขียนศึกษาอธิบายต่อไป
ดังนั้นทีมจึงสามารถระบุ“ ยีนที่หายไป” 85 รายการ ในขณะที่งานวิจัยก่อนหน้านี้ได้ระบุถึงสิ่งเหล่านี้แล้ว 62 (เทียบเท่า 73%) เป็นการค้นพบใหม่
นักวิจัยอธิบายว่ายีนที่ถูกปิดใช้งานชนิดหนึ่งมีบทบาทในการหลั่งน้ำลาย ในขณะที่น้ำลายช่วยให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อาศัยอยู่บนบกหล่อลื่นและทำให้อาหารนิ่มลงเช่นเดียวกับการเริ่มกระบวนการย่อยอาหารโดยใช้เอนไซม์ที่เฉพาะเจาะจง แต่ก็ไม่จำเป็นสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในน้ำเนื่องจากน้ำสามารถทำหน้าที่ "งาน" เหล่านี้แทนได้
ยีนอีกสองชนิดที่ "สูญเสีย" จำเป็นสำหรับการสร้างลิ่มเลือด อย่างไรก็ตามการปิดใช้งานของพวกมันมีแนวโน้มที่จะเปิดใช้กลไกการปิดผนึกบาดแผลอื่น ๆ ที่มีประโยชน์มากขึ้นสำหรับสิ่งมีชีวิตในน้ำในการพัฒนา
การสูญเสียที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือยีนบางตัวที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของปอด รูปลักษณ์ทางพันธุกรรมแบบใหม่ช่วยให้ปอดของสัตว์จำพวกวาฬพังทลายลงเมื่อดำน้ำลึกลงไปในทะเล
“ ในขณะที่ปอดยุบจะแสดงถึงปัญหาทางคลินิกที่รุนแรงสำหรับมนุษย์ แต่ก็ช่วยลดทั้งการลอยตัวและความเสี่ยงในการเกิดโรคจากการบีบอัดในสัตว์จำพวกวาฬ” Huelsmann และเพื่อนร่วมงานอธิบาย
ปรากฎว่า Cetaceans สูญเสียยีนทั้งหมดที่อนุญาตให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสังเคราะห์เมลาโทนินซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ช่วยควบคุมวงจรการนอนหลับและความตื่นตัว
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อาศัยอยู่ในน้ำการสูญเสียนี้อาจนำไปสู่วิวัฒนาการของการนอนหลับแบบอื่นที่เรียกว่าการนอนหลับแบบเดียว ในรูปแบบของการนอนหลับนี้สมองจะพักผ่อนเพียงครึ่งเดียวในขณะที่อีกครึ่งหนึ่งยังคงตื่นตัว กลไกนี้ช่วยให้สัตว์จำพวกวาฬสามารถว่ายน้ำขึ้นสู่ผิวน้ำหรือสร้างความร้อนได้มากขึ้นหากจำเป็น
นักวิจัยให้เหตุผลว่าการดัดแปลงทั้งหมดนี้อาจช่วยให้ปลาวาฬโลมาและสัตว์น้ำที่เลี้ยงลูกด้วยนมที่คล้ายกันเริ่มมีชีวิตเหมือนปลามากขึ้น
“ การค้นพบของคุณ [O] ชี้ให้เห็นว่าการสูญเสียยีนในสัตว์จำพวกวาฬไม่เพียง แต่เกี่ยวข้องกับความเชี่ยวชาญทางน้ำเท่านั้น แต่อาจเกี่ยวข้องกับการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมทางน้ำอย่างสมบูรณ์ด้วย” นักวิจัยสรุป
