Самый большой из когда-либо собранных наборов данных о генах китообразных помог ученым из Университета Флиндерса глубоко погрузиться в изучение триумфа эволюции усатых китов.
Новое исследование, опубликованное в журнале Gene, изучает ключевые генетические адаптации этих разнообразных видов китов, обитающих в обширных мировых океанах, что дает новое представление о рисках и возможностях для их выживания.
«На самом деле мы 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 ук Габриэль Дженти из Колледжа науки и техники Университета Флиндерса.
Исследование помогает объяснить загадочных млекопитающих — от гигантизма крупнейших синих китов и финвалов до нырятельных и миграционных способностей других усатых китов, включая горбатых китов, малых полосатиков и серых китов.
Исследователи утверждают, что хотя гены, связанные с выживанием, старением, движением, иммунитетом и воспроизводством, были выделены, будущие адаптации должны будут реагировать на изменение климата и другие угрозы, включая загрязнение морской среды и болезни.
«Например, мы обнаружили, что гены, которые улучшают иммунитет, важны для самых крупных видов — финвалов и самого большого животного в мире — синего кита», — говорит Дженти. «Дополнительные адаптации, связанные с иммунной системой, могут помочь этим видам достичь больших размеров, не страдая от таких пагубных проблем со здоровьем, как опухоли и рак, которые обычно связаны с увеличением размера тела и быстрой генерацией клеток».
В исследовании использовался набор данных из 10 159 генов 15 видов китообразных и двух наземных видов — бегемотов и коров (Hippopotamus amphibius и Bos taurus), которые считаются ближайшими наземными родственниками китов.
Усатые киты очень подвижны и ведут пелагический образ жизни, поэтому их изучение представляет собой сложную задачу.
Старший соавтор, доцент Университета Флиндерса Лючиана Мёллер, говорит, что китообразные (киты, дельфины и морские свиньи) разделились на бесчисленное множество групп с тех пор, как они покинули сушу и перебрались в водный мир.
В результате этого разнообразия появилось как минимум 89 основных видов, разделенных на два основных подотряда: 74 относятся к Odontoceti (зубатые киты, дельфины и морские свиньи) и 15 к Mysticeti (усатые киты), которые обладают пластинами уса для фильтрования пищи — по сравнению с Odontoceti или зубатыми китами.
Последнее исследование посвящено балаеноптеридам (семейство Balaenopteridae в составе отряда Mysticeti), которые представлены девятью признанными видами, отличающимися наличием бороздок на горле и груди, способностью совершать миграции, охватывающие обширные части земного шара, и очень быстрым ростом детенышей.
«Определив положительно отобранные гены и обогатив фенотипические термины млекопитающих, это исследование подчеркивает генетические и физиологические адаптации, лежащие в основе диверсификации и специализации балаеноптерид», - говорит Дженти.
Мёллер утверждает, что это широкомасштабное исследование предоставляет дополнительные доказательства успешности адаптивной эволюции усатых китов.
«Это позволило им процветать в своей водной среде обитания и разделиться на отдельные виды, различающиеся по размеру, морфологии, системам спаривания, стратегиям питания и способностям к нырянию», — говорит она. «Эта работа расширяет наше понимание генетических механизмов, лежащих в основе эволюции усатых китов, предлагая новый взгляд на их эволюционный триумф».
Недавние исследования показывают, что значительное увеличение размера было последним шагом в эволюции современных китов, вероятно, вызванным улучшенной тепловой изоляцией более крупных размеров тела. Кроме того, усатые киты представляют широкий спектр механизмов питания, связанных с рядом энергетических стратегий и экологических ниш.
Несмотря на схожие формы тела, семейство балаеноптерид варьируется от небольшого полосатика (Balaenoptera acutorostrata), достигающего приблизительно 7–8 м в длину, до самого крупного млекопитающего на Земле, синего кита (Balaenoptera musculus), длина которого превышает 30 м.
