Как животът се върна във водата

Учени от Смитсоновия институт са синтезирали десетилетия научни открития, изясняващи общи и уникални модели на развитие на изключителните преходи, които китове, делфини, тюлени и други видове претърпяват, адаптирайки се към живот във водна среда. Въз основа на последните открития в различни области като палеонтология, молекулярна биология и екология, техните открития предлагат цялостен поглед към това как животът в океана е отговорил на промените в околната среда от времето на Триаса до Антропоцена, разказва Science Daily.

Повече информация за научния обзор можете да намерите в броя от 17 април на Science.

Повече от 250 милиона години и четирикраките сухоземни животни, известни като тетраподи многократно са завладявали океаните на Земята. Тези същества - като плезиозаври, пингвини и морски костенурки са потомци на различни групи земни гръбначни, които конвергентно са еволюирали за да преуспеят и във водна среда.

Конвергенция в биологичен смисъл означава появата на сходни белези при далечно родствени организми, които се развиват при еднакви условия на средата.

Съвременните изследвания в палеонтологията предоставят нов поглед върху развитието на белези, които правят възможно морските тетраподи да оцелеят във водата. В някои случаи се развива сходна анатомия различни родове, които се адаптират към морски живот. Например, съвременните делфини и изчезналите морски влечуги, наречени ихтиозаври са произлезли от различни сухоземните видове, но независимо са достигнали до конструкция на тяло, изключително подобна на тази на рибите, въпреки че са разделени във времето с повече от 50 милиона години.

Вляво-скелет на ихтиозавър, вдясно - Stenopterygius, вид ichthyosaur, реконструкция на художник (London's Natural History Museum/Science Photo Library)

Многократната трансформация на крака, приспособени за ходене по земя в перки е друг класически пример за конвергентна еволюция. Видове, вариращи от тюлени до мозазаври (Mosasaur) независимо са разработили предни крайници прехвърлянето си от сушата към океана, които да им позволяват да се движат бързо и ефективно във водата. Тази трансформация може да бъде постигната чрез паралелни промени на ниво геном.

Tylosaurus, вид мозазавър (уикипедия)

Леорадов тюлен. Снима: Amos Nachoun/Barcroft Media/Landov

"Преходи от сушата към морето са се случвали десетки пъти сред влечуги, бозайници и птици с чести масови измирания", казва Никълъс Пайънсън (Nicholas Pyenson), куратор на изкопаеми морски бозайници на музея. "Вие често виждате сходно изглеждащи резултати, но сближаването стига много по-дълбоко от кожата. То може да се види в мащаби с широк диапазон, от молекули до хранителни мрежи, в продължение на стотици милиони години."

При дълбоководните гмуркачи - китове и тюлени, тези видове са развили независимо един от друг положително заредени кислород-свързващи протеини, наречени миоглобин в мускулите си, които им позволяват да оцеляват под вода за дълго време. Учените също така са установили, идентични генетични последователности в различни морски видове, като китове, тюлени и морски крави. Дали тези невидими молекулярни сходства представляват по-мащабни видими модели на конвергентната еволюцията или сходната анатомия следва различни генетични пътища в различните групи, остава отворен въпрос, който ще бъде решен, когато геномните последователности на повече видове станат достъпни.

Вляво - балена, вдясно - син кит. Илюстрации: уикипедия

Не всички адаптации, наблюдавани в морските четириноги могат да бъдат приписани на конвергенцията. Например, като баленовите китове, приспособявайки се да живеят под вода, са си създали уникална филтърна система за хранене, която зависи от подобни на косми рогови пластини (балени), вместо зъби. За разлика от тях, зъбатите китове са развили система на ехолокация, един вид сонар, за да откриват пляка и себеподобни в морето.

Колективът от Смитсоновия институт са синтезирали изследванията от съществуващи проучвания и палеобиологичните колекции на Смитсониън. Те се надяват с този цялостен преглед да насърчат бъдещото сътрудничество между изследователи от различни научни области, което да доведе до нови прозрения за еволюционната биология, палеонтология и опазването на морската среда.

Още по темата

09/03/2015

Животът

Топ 10 на митовете за еволюцията

06/04/2015

Земята

Кога хората са започнали да променят радикално планетата

17/04/2015

Животът

Преходът към гръбначни - обръщане наопаки