Увеличить / Киты и их родственники произошли от наземных млекопитающих, переход, который привел к серьезным физиологическим и морфологическим изменениям, которые генетики начали анализировать.
Хейс Бэксли/National Geographic для Disney+
Около 400 миллионов лет назад предок всех четвероногих существ сделал свои первые шаги по суше. Перенесемся вперед примерно на 350 миллионов лет, и потомок тех первых землян перевернулся: он снова ушел в воду. Со временем существа, вернувшиеся в море, породили животных, сильно отличавшихся от своих земных собратьев: они стали великолепными китами, дельфинами и морскими свиньями, которые сегодня скользят по океанам.
Возвращение к водной жизни было радикальным решением, которое изменило животных внутри и снаружи в течение примерно 10 миллионов лет — мгновение ока с точки зрения эволюции . Представители этой группы, называемой сейчас китообразными, отдали свои задние конечности мощным трематодам и лишились почти всей шерсти. На протяжении десятилетий их причудливое строение тела озадачивало палеонтологов, которые предполагали, что они произошли от таких разнообразных существ, как морские рептилии, тюлени, сумчатые, такие как кенгуру, и даже ныне вымершая группа хищников, напоминающих волков.
«Китообразные в целом — самые своеобразные и аберрантные млекопитающие», — писал ученый в 1945 году.
Затем, в конце 1990-х годов, генетические данные подтвердили, что киты были частью той же эволюционной линии, от которой произошли коровы, свиньи и верблюды, ветви под названием Artiodactyla. Позже окаменелости из современной Индии и Пакистана дополнили это генеалогическое древо, идентифицируя самых ранних родственников китообразных как маленьких оленеподобных существ.
Но строение их тела — это только начало странностей китообразных. Чтобы выжить в море, им также пришлось внести внутренние изменения, изменив свою кровь, слюну, легкие и кожу. Многие из этих изменений не проявляются в окаменелостях, а китообразных нелегко изучать в лаборатории. Наоборот, их снова пробудила генетика.
С ростом доступности геномов китообразных генетики теперь могут искать молекулярные изменения, которые сопровождали возвращение в воду. Хотя невозможно быть уверенным в том, насколько влиятельна та или иная конкретная мутация, ученые подозревают, что многие из обнаруженных ими мутаций соответствуют приспособлениям, которые позволяют китообразным нырять и процветать в океане. Глубокий синий цвет.
Погрузитесь в глубины
Первые китообразные, вернувшись в воду, потеряли не только ноги: целые гены перестали функционировать. В огромной книге генетических букв, составляющих геном, эти отсутствующие гены являются одними из самых простых изменений, которые можно обнаружить. Они выглядят как зашифрованные или фрагментированные предложения и больше не кодируют полный белок.
Такая потеря может произойти двумя способами. Возможно, наличие определенного гена было каким-то образом вредным для китообразных, поэтому животные, потерявшие его, получили преимущество в выживании. Или это может быть ситуация «используй или потеряешь», говорит ученый-геномик Майкл Хиллер из Исследовательского института Зенкенберга во Франкфурте, Германия. Если бы этот ген не использовался в воде, он бы случайным образом накапливал мутации, и животные не чувствовали бы себя хуже, когда он переставал бы работать.
Хиллер и его коллеги изучили переход к воде, сравнив геномы четырех китообразных (дельфина, касатки, кашалота и малого полосатика) с геномами 55 наземных млекопитающих, а также ламантина, моржа и обыкновенного тюленя. Уэдделл . . Около 85 генов перестали функционировать, когда предки китообразных адаптировались к морю, сообщила команда в журнале Science Advances в 2019 году. По словам Хиллера, во многих случаях им удавалось догадаться, почему эти гены исчезли.
Например, у китообразных больше нет определенного гена — SLC4A9 —, участвующего в производстве слюны. Логично: какой смысл плеваться, когда рот уже полон воды?
Китообразные также утратили четыре гена, участвующих в синтезе и реакции на мелатонин, гормон, регулирующий сон. Предки китов, вероятно, довольно быстро обнаружили, что они не могут дышать на поверхности, если отключают свой мозг на несколько часов подряд. Современные китообразные спят одну ночь...
Увеличить / Киты и их родственники произошли от наземных млекопитающих, переход, который привел к серьезным физиологическим и морфологическим изменениям, которые генетики начали анализировать.
Хейс Бэксли/National Geographic для Disney+
Около 400 миллионов лет назад предок всех четвероногих существ сделал свои первые шаги по суше. Перенесемся вперед примерно на 350 миллионов лет, и потомок тех первых землян перевернулся: он снова ушел в воду. Со временем существа, вернувшиеся в море, породили животных, сильно отличавшихся от своих земных собратьев: они стали великолепными китами, дельфинами и морскими свиньями, которые сегодня скользят по океанам.
Возвращение к водной жизни было радикальным решением, которое изменило животных внутри и снаружи в течение примерно 10 миллионов лет — мгновение ока с точки зрения эволюции . Представители этой группы, называемой сейчас китообразными, отдали свои задние конечности мощным трематодам и лишились почти всей шерсти. На протяжении десятилетий их причудливое строение тела озадачивало палеонтологов, которые предполагали, что они произошли от таких разнообразных существ, как морские рептилии, тюлени, сумчатые, такие как кенгуру, и даже ныне вымершая группа хищников, напоминающих волков.
«Китообразные в целом — самые своеобразные и аберрантные млекопитающие», — писал ученый в 1945 году.
Затем, в конце 1990-х годов, генетические данные подтвердили, что киты были частью той же эволюционной линии, от которой произошли коровы, свиньи и верблюды, ветви под названием Artiodactyla. Позже окаменелости из современной Индии и Пакистана дополнили это генеалогическое древо, идентифицируя самых ранних родственников китообразных как маленьких оленеподобных существ.
Но строение их тела — это только начало странностей китообразных. Чтобы выжить в море, им также пришлось внести внутренние изменения, изменив свою кровь, слюну, легкие и кожу. Многие из этих изменений не проявляются в окаменелостях, а китообразных нелегко изучать в лаборатории. Наоборот, их снова пробудила генетика.
С ростом доступности геномов китообразных генетики теперь могут искать молекулярные изменения, которые сопровождали возвращение в воду. Хотя невозможно быть уверенным в том, насколько влиятельна та или иная конкретная мутация, ученые подозревают, что многие из обнаруженных ими мутаций соответствуют приспособлениям, которые позволяют китообразным нырять и процветать в океане. Глубокий синий цвет.
Погрузитесь в глубины
Первые китообразные, вернувшись в воду, потеряли не только ноги: целые гены перестали функционировать. В огромной книге генетических букв, составляющих геном, эти отсутствующие гены являются одними из самых простых изменений, которые можно обнаружить. Они выглядят как зашифрованные или фрагментированные предложения и больше не кодируют полный белок.
Такая потеря может произойти двумя способами. Возможно, наличие определенного гена было каким-то образом вредным для китообразных, поэтому животные, потерявшие его, получили преимущество в выживании. Или это может быть ситуация «используй или потеряешь», говорит ученый-геномик Майкл Хиллер из Исследовательского института Зенкенберга во Франкфурте, Германия. Если бы этот ген не использовался в воде, он бы случайным образом накапливал мутации, и животные не чувствовали бы себя хуже, когда он переставал бы работать.
Хиллер и его коллеги изучили переход к воде, сравнив геномы четырех китообразных (дельфина, касатки, кашалота и малого полосатика) с геномами 55 наземных млекопитающих, а также ламантина, моржа и обыкновенного тюленя. Уэдделл . . Около 85 генов перестали функционировать, когда предки китообразных адаптировались к морю, сообщила команда в журнале Science Advances в 2019 году. По словам Хиллера, во многих случаях им удавалось догадаться, почему эти гены исчезли.
Например, у китообразных больше нет определенного гена — SLC4A9 —, участвующего в производстве слюны. Логично: какой смысл плеваться, когда рот уже полон воды?
Китообразные также утратили четыре гена, участвующих в синтезе и реакции на мелатонин, гормон, регулирующий сон. Предки китов, вероятно, довольно быстро обнаружили, что они не могут дышать на поверхности, если отключают свой мозг на несколько часов подряд. Современные китообразные спят одну ночь...
Увеличить / Киты и их родственники произошли от наземных млекопитающих, переход, который привел к серьезным физиологическим и морфологическим изменениям, которые генетики начали анализировать.
Хейс Бэксли/National Geographic для Disney+
