Bagaimana ikan paus dan ikan lumba-lumba berkembang seumur hidup di laut
Satu kajian baru menunjukkan bahawa genom cetacea, yang meliputi ikan lumba-lumba dan ikan paus, telah berubah dengan cara yang penting untuk memungkinkan haiwan ini beralih dari persekitaran darat ke perairan.
Walaupun cetacea, seperti ikan lumba-lumba dan ikan paus, kelihatan seperti ikan dan - sama seperti ikan - hidup di persekitaran akuatik, mereka sebenarnya adalah mamalia akuatik.
Oleh itu, mereka, dalam banyak cara, lebih dekat dengan vertebrata yang tinggal di darat yang melahirkan hidup muda dan kemudian menyusui mereka.
Para penyelidik sekarang tahu bahawa cetacea berkembang dari nenek moyang yang tinggal di darat sekitar 52.5 juta tahun yang lalu, beralih ke kehidupan di laut.
Untuk perubahan drastik ini, kumpulan mamalia ini telah menyesuaikan diri dengan perlahan dari masa ke masa, mengembangkan ciri-ciri biologi yang berbeza yang sesuai dengan kehendak kehidupan di bawah air.
Walaupun beberapa - termasuk sirip, sirip, dan bentuk badan akuadinamik - mudah dilihat, penyesuaian lain lebih halus tetapi tidak kurang pentingnya.
Kini, satu kajian dari dua Institut Max Planck di Dresden, Jerman, University of California di Riverside, dan Museum Sejarah Alam Amerika di New York, NY, menunjukkan bagaimana susunan genetik cetacea telah berkembang untuk membolehkan mereka tinggal di lautan .
Dalam makalah penyelidikan, yang muncul dalam jurnal Kemajuan Sains, penulis menjelaskan bahawa peralihan ini, sebahagiannya, mungkin kerana gen tertentu telah menjadi tidak aktif pada lumba-lumba, ikan paus, dan cetacea lain selama ribuan tahun.
85 ‘gen yang hilang’ mungkin telah memudahkan kehidupan di laut
Penulis utama Matthias Huelsmann dan rakan-rakannya berminat untuk memahami dengan lebih baik bagaimana genom cetacea telah menyesuaikan diri untuk membolehkan mereka berkembang maju di bawah air.
Untuk melakukannya, mereka "menyisir" 19.769 gen dalam 62 spesies mamalia yang berlainan - termasuk, seperti yang mereka jelaskan dalam makalah kajian mereka, "empat cetacea, dua pinnipeds [sebuah clade yang merangkumi anjing laut dan walrus], manatee, dan 55 mamalia darat "- mencari gen yang menjadi tidak aktif setelah cetacea berevolusi dari nenek moyang mereka yang tinggal di darat.
"Untuk mengenal pasti gen yang tepat tidak aktif semasa peralihan dari darat ke air dalam garis keturunan batang cetacea, kami memanfaatkan genom hippopotamus biasa yang baru-baru ini, mamalia separa akuatik yang […] adalah hidup terdekat dengan cetacea , dan dianggap hanya gen tanpa mutasi yang tidak dapat dikesan yang mematikan di hippopotamus, ”penulis kajian menjelaskan.
Oleh itu, pasukan berjaya mengenal pasti 85 "gen yang hilang." Walaupun penyelidikan sebelumnya telah mengenal pasti beberapa daripadanya, 62 (bersamaan dengan 73%) adalah penemuan baru.
Salah satu gen yang tidak aktif, para penyelidik menjelaskan, berperanan dalam rembesan air liur. Walaupun air liur membantu mamalia yang tinggal di darat melumasi dan melembutkan makanan, serta memulai proses pencernaan melalui enzim tertentu, menjadi tidak perlu bagi mamalia akuatik kerana air dapat melakukan "pekerjaan" ini sebagai gantinya.
Dua gen lain yang menjadi "hilang" diperlukan untuk pembentukan bekuan darah. Walau bagaimanapun, ketidakaktifan mereka mungkin memungkinkan mekanisme penyegelan luka lain yang lebih bermanfaat untuk kehidupan akuatik berkembang.
Kehilangan kunci lain adalah gen tertentu yang terlibat dalam fungsi paru-paru. Rias genetik baru membolehkan paru-paru cetacea runtuh ketika mereka menyelam jauh ke laut.
"Walaupun keruntuhan paru-paru akan mewakili masalah klinikal yang teruk bagi manusia, ia berfungsi untuk mengurangkan daya apung dan risiko mengembangkan penyakit penyahmampatan pada cetacea," jelas Huelsmann dan rakan-rakannya.
Cetacea, ternyata, juga kehilangan semua gen yang memungkinkan mamalia mensintesis melatonin, hormon yang membantu mengatur kitaran tidur dan terjaga.
Pada mamalia yang tinggal di air ini, kehilangan ini mungkin menyebabkan evolusi jenis tidur yang berbeza yang disebut tidur tidak sepi. Dalam bentuk tidur ini, hanya separuh otak berehat sementara separuh yang lain tetap berjaga-jaga. Mekanisme ini membolehkan cetacean berenang ke permukaan atau menghasilkan lebih banyak haba jika perlu.
Semua penyesuaian ini, para penyelidik berpendapat, mungkin telah membantu ikan paus, ikan lumba-lumba, dan mamalia akuatik yang serupa mula hidup lebih seperti ikan.
"Penemuan anda menunjukkan bahawa kehilangan gen di cetacea tidak hanya dikaitkan dengan pengkhususan akuatik tetapi juga dapat terlibat dalam menyesuaikan diri dengan lingkungan akuatik sepenuhnya," para penyelidik menyimpulkan.
