Come si sono evolute balene e delfini per la vita in mare
Un nuovo studio mostra che i genomi dei cetacei, che includono delfini e balene, sono cambiati in modi importanti per consentire a questi animali di passare dall'ambiente terrestre a quello acquatico.
Sebbene i cetacei, come i delfini e le balene, assomiglino ai pesci e - proprio come i pesci - vivano in ambienti acquatici, in realtà sono mammiferi acquatici.
Pertanto, sono, per molti versi, più vicini ai vertebrati terrestri che danno alla luce giovani vivi e poi li allattano.
I ricercatori ora sanno che i cetacei si sono evoluti da antenati terrestri circa 52,5 milioni di anni fa, passando a una vita in mare.
Per questo drastico cambiamento, questo gruppo di mammiferi si è adattato lentamente nel tempo, evolvendo diverse caratteristiche biologiche che corrispondono alle esigenze della vita sottomarina.
Mentre alcuni - tra cui pinne, pinne e una forma del corpo aquadynamic - sono facilmente evidenti, altri adattamenti sono più sottili ma non meno importanti.
Ora, uno studio condotto da due istituti Max Planck a Dresda, in Germania, l'Università della California a Riverside e il Museo Americano di Storia Naturale a New York, NY, mostra come il trucco genetico dei cetacei si sia evoluto per consentire loro di vivere nell'oceano .
Nel documento di ricerca, che appare sulla rivista I progressi della scienza, gli autori spiegano che questa transizione è stata, in parte, possibile perché geni specifici sono diventati inattivi in delfini, balene e altri cetacei nel corso dei millenni.
85 "geni persi" potrebbero aver facilitato la vita in mare
L'autore principale Matthias Huelsmann e colleghi erano interessati a comprendere meglio come i genomi dei cetacei si erano adattati per consentire loro di prosperare sott'acqua.
Per fare ciò, hanno "pettinato" 19.769 geni in 62 diverse specie di mammiferi - tra cui, come spiegano nel loro documento di studio, "quattro cetacei, due pinnipedi [un clade che include foche e trichechi], un lamantino e 55 mammiferi terrestri] ”- alla ricerca di geni che erano diventati inattivi dopo che i cetacei si erano evoluti dai loro antenati terrestri.
"Per identificare con precisione i geni che sono stati inattivati durante il passaggio dalla terra all'acqua nella stirpe dei cetacei, abbiamo utilizzato il genoma recentemente sequenziato dell'ippopotamo comune, un mammifero semi-acquatico che [...] è il parente vivente più vicino ai cetacei e hanno considerato solo i geni senza mutazioni inattivanti rilevate nell'ippopotamo ", spiegano gli autori dello studio.
Pertanto, il team è riuscito a identificare 85 "geni persi". Mentre la ricerca precedente aveva già identificato alcuni di questi, 62 (equivalenti al 73%) erano nuove scoperte.
Uno dei geni inattivati, spiegano i ricercatori, svolge un ruolo nella secrezione di saliva. Mentre la saliva aiuta i mammiferi terrestri a lubrificare e ammorbidire il cibo, oltre ad avviare il processo digestivo attraverso enzimi specifici, è diventato inutile per i mammiferi acquatici perché l'acqua può invece svolgere questi "lavori".
Altri due geni che sono stati "persi" erano necessari per la formazione di coaguli di sangue. Tuttavia, è probabile che la loro inattivazione abbia consentito ad altri meccanismi di sigillatura delle ferite che erano più utili per l'evoluzione della vita acquatica.
Un'altra perdita chiave è stata quella di alcuni geni coinvolti nella funzione polmonare. Il nuovo corredo genetico consente ai polmoni dei cetacei di collassare quando si immergono in profondità nel mare.
"Anche se il collasso polmonare rappresenterebbe un grave problema clinico per gli esseri umani, serve a ridurre sia la galleggiabilità che il rischio di sviluppare la malattia da decompressione nei cetacei", spiegano Huelsmann e colleghi.
Si scopre che i cetacei hanno anche perso tutti i geni che consentono ai mammiferi di sintetizzare la melatonina, un ormone che aiuta a regolare i cicli del sonno e della veglia.
In questi mammiferi acquatici, questa perdita potrebbe aver portato all'evoluzione di un diverso tipo di sonno chiamato sonno uniemisferico. In questa forma di sonno, solo la metà del cervello riposa mentre l'altra metà rimane vigile. Questo meccanismo consente ai cetacei di nuotare in superficie o di produrre più calore se necessario.
Tutti questi adattamenti, sostengono gli investigatori, potrebbero aver aiutato balene, delfini e mammiferi acquatici simili a iniziare a vivere più come pesci.
"I nostri risultati suggeriscono che le perdite geniche nei cetacei non solo sono associate a specializzazioni acquatiche, ma potrebbero essere state coinvolte nell'adattamento a un ambiente completamente acquatico", concludono i ricercatori.
