クジラとイルカが海での生活のためにどのように進化したか
新しい研究では、イルカやクジラを含むクジラ類のゲノムが重要な方法で変化し、これらの動物が陸生環境から水生環境に移行できることが示されています。
イルカやクジラなどのクジラ類は魚のように見え、魚と同じように水生環境に生息していますが、実際には水生哺乳類です。
したがって、彼らは多くの点で、若くして生きて育てるために出産する陸生脊椎動物に近いです。
現在、研究者たちは、クジラ類が約5250万年前に陸生の祖先から進化し、海での生活に移行したことを知っています。
この劇的な変化のために、この哺乳類のグループは時間とともにゆっくりと適応し、水中生物の要件に一致するさまざまな生物学的特徴を進化させてきました。
フィン、足ひれ、水力学的体型など、いくつかは簡単に目立ちますが、他の適応はより微妙ですが、それほど重要ではありません。
現在、ドイツのドレスデンにある2つのマックスプランク研究所、リバーサイドのカリフォルニア大学、ニューヨーク州ニューヨークのアメリカ自然史博物館の研究では、クジラ類の遺伝子構成がどのように進化して海に住むことができるかが示されています。 。
ジャーナルに掲載されている研究論文で サイエンスアドバンシス、著者は、特定の遺伝子が数千年にわたってイルカ、クジラ、および他のクジラ類で不活性になったため、この移行が部分的に可能であったと説明しています。
85の「失われた遺伝子」が海での生活を促進した可能性があります
筆頭著者のMatthiasHuelsmannらは、クジラ類のゲノムが水中で繁殖できるようにどのように適応したかをよりよく理解することに関心を持っていました。
そのために、彼らは62種類の哺乳類の19,769の遺伝子を「組み合わせ」ました。これには、研究論文で説明されているように、「4つのクジラ目、2つの鰭脚類[アザラシとセイウチを含むクレード]、マナティー、55の陸生哺乳類が含まれます。 」—クジラ類が陸生の祖先から進化した後に不活性になった遺伝子を探しています。
「クジラ類の幹系統における陸から水への移行中に不活性化された遺伝子を正確に特定するために、最近配列決定された一般的なカバのゲノムを利用しました。これは、クジラ類に比べて最も近い生物である半水生哺乳類です。 、そしてカバに不活化変異が検出されていない遺伝子のみを考慮した」と研究の著者は説明し続けている。
したがって、チームはなんとか85の「失われた遺伝子」を特定することができました。以前の研究ではすでにこれらのいくつかが特定されていましたが、62（73％に相当）が新しい発見でした。
研究者らは、不活化された遺伝子の1つが唾液分泌に関与していると説明しています。唾液は、陸上の哺乳類が食物を滑らかにし、柔らかくし、特定の酵素を介して消化プロセスを開始するのに役立ちますが、水生哺乳類は代わりに水がこれらの「仕事」を実行できるため、不要になりました。
「失われた」他の2つの遺伝子は、血栓形成に必要でした。しかし、それらの不活性化は、水生生物の進化により役立つ他の創傷封鎖メカニズムを可能にした可能性があります。
もう1つの重要な損失は、肺機能に関与する特定の遺伝子の損失でした。新しい遺伝子構成により、クジラ類の肺は海の奥深くに潜ると崩壊します。
「肺の虚脱は人間にとって深刻な臨床的問題となるでしょうが、それは浮力とクジラ類の減圧症を発症するリスクの両方を減らすのに役立ちます」とHuelsmannらは説明します。
クジラ類はまた、哺乳類がメラトニンを合成することを可能にするすべての遺伝子を失いました。メラトニンは、睡眠と覚醒のサイクルを調節するのを助けるホルモンです。
これらの水に生息する哺乳類では、この喪失が単半球睡眠と呼ばれる異なるタイプの睡眠の進化につながった可能性があります。この形態の睡眠では、脳の半分だけが休息し、残りの半分は警戒を続けます。このメカニズムにより、クジラ類は水面まで泳いだり、必要に応じてより多くの熱を発生させたりすることができます。
研究者たちは、これらの適応のすべてが、クジラ、イルカ、および同様の水生哺乳類が魚のように生き始めるのを助けた可能性があると主張しています。
「私たちの調査結果は、クジラ類の遺伝子喪失が水生の特殊化に関連しているだけでなく、完全な水生環境への適応に関与している可能性があることを示唆しています」と研究者らは結論付けています。
