В синюю даль: Как усатые киты адаптировались за последние 50 миллионов лет
Крупнейший в истории набор данных генов китообразных помог ученым из Университета Флиндерс исследовать эволюционный успех усатых китов.
Новое исследование, опубликованное в журнале Gene под названием "В синюю даль: Изучение генетических механизмов эволюции усатых китов", исследует ключевые генетические адаптации этих видов по всему миру.
"Мы на самом деле очень мало знаем о генетическом разнообразии современных китов по сравнению с наземными животными, поэтому эти данные дают новую информацию об их радиации и изменениях за последние 50 миллионов лет", — говорит кандидат наук Габриэль Дженти из Колледжа науки и инженерии Университета Флиндерс.
Исследование помогает объяснить особенности этих млекопитающих — от гигантизма синих и финвалов до способностей к нырянию и миграциям горбатых, малых полосатиков и серых китов.
Были выделены гены, связанные с выживанием, старением, движением, иммунитетом и размножением. Однако будущие адаптации должны будут отвечать на изменения климата и другие угрозы, включая загрязнение океана и болезни.
"Например, мы обнаружили, что гены, улучшающие иммунитет, были важны для самых крупных видов — финвалов и самого большого животного в мире, синего кита", — говорит Дженти из лабораторий CEBEL и MELFU.
"Дополнительные адаптации, связанные с иммунной системой, могут помочь этим видам достигать больших размеров, не страдая от проблем со здоровьем, таких как опухоли и рак, которые обычно связаны с увеличением размера тела и быстрым клеточным делением".
В исследовании использовался набор данных из 10 159 генов 15 видов китообразных и двух наземных видов — бегемота и коровы (Hippopotamus amphibius и Bos taurus), которые считаются ближайшими наземными родственниками китов.
Старший соавтор, доцент Университета Флиндерс Люсиана Мёллер, отмечает, что китообразные (киты, дельфины и морские свиньи) диверсифицировались на множество групп с тех пор, как в истории покинули сушу. Эта диверсификация привела к появлению как минимум 89 основных видов, разделенных на два подотряда: 74 принадлежат к Odontoceti (зубатые киты, дельфины и морские свиньи) и 15 к Mysticeti (усатые киты), которые обладают китовым усом для фильтрационного питания.
Данное исследование сосредоточено на полосатиках (семейство Balaenopteridae в подотряде Mysticeti), представленных девятью признанными видами, которые отличаются наличием борозд на горле и груди, способностью совершать миграции через обширные части земного шара и быстрым ростом детенышей.
"Выявляя положительно отобранные гены и обогащенные фенотипические термины млекопитающих, это исследование подчеркивает генетические и физиологические адаптации, лежащие в основе диверсификации и специализации полосатиков", — говорит Дженти.
Доцент Мёллер добавляет, что это масштабное исследование предоставляет дополнительные доказательства успеха адаптивной эволюции усатых китов: "Это позволило им процветать в водной среде обитания и диверсифицироваться в отдельные виды с вариациями в размере, морфологии, системах спаривания, стратегиях питания и способностях к нырянию".
Недавние исследования предполагают, что резкое увеличение размера было последним шагом в эволюции современных китов, вероятно, вызванным улучшенной теплоизоляцией крупных тел. Кроме того, усатые киты демонстрируют широкий спектр механизмов питания, связанных с различными энергетическими стратегиями и экологическими нишами.
Несмотря на схожие формы тела, полосатики варьируются от малого полосатика (Balaenoptera acutorostrata), достигающего примерно 7–8 м в длину, до крупнейшего млекопитающего на Земле — синего кита (Balaenoptera musculus), превышающего 30 м.