Учёные нашли первые генетические доказательства утраты зубов у общего предка усатых китов

В отличие от зубатых китов, которые сохраняют зубы для захвата добычи, современные усатые киты (например, синий кит, финвал, горбач, гренландский кит) утратили зубы и фильтруют зоопланктон и мелкую рыбу из воды с помощью уса — похожей на сито структуры в верхней челюсти.

На основе предыдущих анатомических и палеонтологических данных учёные полагали, что и происхождение уса, и утрата зубов произошли у общего предка усатых китов около 25 миллионов лет назад. Однако генетических доказательств этому не хватало.

Биологи из Калифорнийского университета в Риверсайде представили первые генетические доказательства утраты минерализованных зубов у общего предка усатых китов. Этот геномный отчёт, по их мнению, полностью согласуется с имеющимися данными окаменелостей.

«Мы показываем, что генетический "инструментарий" для производства эмали был инактивирован у общего предка усатых китов», — сказал руководитель исследования профессор Марк Спрингер. «Утрата зубов у усатых китов знаменует важный переход в эволюционной истории млекопитающих, а происхождение уса заложило основу для эволюции самых крупных животных на Земле».

Предыдущие исследования показали, что гены, связанные с зубами (энамелин, амелобластин и амелогенин), содержат мутации, нарушающие нормальное формирование эмали, но эти генетические повреждения появились позже утраты зубов, задокументированной в ископаемой летописи.

Команда Спрингера сосредоточилась на эволюции гена энамелизина, критически важного для производства эмали у китообразных и других млекопитающих. Отряд Cetacea включает зубатых китов (кашалоты, морские свиньи, дельфины) и усатых китов.

Они обнаружили, что ген энамелизина был инактивирован у общего предка современных усатых китов путём вставки «транспозонного генетического элемента» — мобильного фрагмента ДНК.

«Наши результаты демонстрируют, что транспозонный элемент был вставлен в кодирующую белок область гена энамелизина у общего предка усатых китов, — пояснил Спрингер. — Эта вставка нарушила генетическую "инструкцию" для создания белка энамелизина. Теперь у нас есть две разные записи — палеонтологическая и геномная, — которые согласованно подтверждают утрату минерализованных зубов у общего предка усатых китов».

Исследование, опубликованное онлайн 22 сентября в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, включало восемь видов усатых китов и представителей всех основных современных линий Cetacea. Учёные исследовали кодирующие белок области гена энамелизина на наличие молекулярных «полостей», общих для всех усатых китов.

В дальнейшем исследователи планируют восстановить полную эволюционную историю различных зубных генов у усатых китов, чтобы получить целостную картину макроэволюционного перехода от предковых усатых китов, хватавших добычу зубами, к современным гигантам, заглатывающим целые косяки мелкой добычи беззубыми челюстями.