Bagaimana paus dan lumba-lumba berevolusi untuk hidup di laut
Sebuah studi baru menunjukkan bahwa genom cetacea, yang mencakup lumba-lumba dan paus, telah berubah dalam cara-cara penting yang memungkinkan hewan-hewan ini beralih dari lingkungan darat ke perairan.
Meskipun cetacea, seperti lumba-lumba dan paus, terlihat seperti ikan dan - seperti ikan - hidup di lingkungan akuatik, sebenarnya mereka adalah mamalia air.
Oleh karena itu, mereka, dalam banyak hal, lebih dekat dengan vertebrata penghuni darat yang melahirkan anak dan kemudian merawat mereka.
Para peneliti sekarang tahu bahwa cetacea berevolusi dari nenek moyang penghuni darat sekitar 52,5 juta tahun yang lalu, beralih ke kehidupan di laut.
Untuk perubahan drastis ini, kelompok mamalia ini telah beradaptasi perlahan dari waktu ke waktu, mengembangkan fitur biologis berbeda yang sesuai dengan persyaratan kehidupan bawah air.
Sementara beberapa - termasuk sirip, sirip, dan bentuk tubuh aquadynamic - mudah terlihat, adaptasi lain lebih halus tetapi tidak kalah pentingnya.
Sekarang, sebuah studi dari dua Max Planck Institutes di Dresden, Jerman, University of California di Riverside, dan American Museum of Natural History di New York, NY, menunjukkan bagaimana susunan genetik cetacea telah berevolusi untuk memungkinkan mereka hidup di laut. .
Dalam makalah penelitian, yang muncul di jurnal Kemajuan Sains, penulis menjelaskan bahwa transisi ini, sebagian, dimungkinkan karena gen tertentu menjadi tidak aktif pada lumba-lumba, paus, dan cetacea lainnya selama ribuan tahun.
85 'gen yang hilang' mungkin telah memfasilitasi kehidupan di laut
Penulis utama Matthias Huelsmann dan rekan tertarik untuk lebih memahami bagaimana genom cetacea telah beradaptasi untuk memungkinkan mereka berkembang di bawah air.
Untuk melakukannya, mereka “menyisir” 19.769 gen pada 62 spesies mamalia yang berbeda - termasuk, seperti yang mereka jelaskan dalam makalah studi mereka, “empat cetacea, dua pinniped [klade yang mencakup anjing laut dan walrus], manatee, dan 55 mamalia darat ”- mencari gen yang menjadi tidak aktif setelah cetacea berevolusi dari nenek moyang mereka yang tinggal di darat.
“Untuk secara tepat mengidentifikasi gen yang dinonaktifkan selama transisi dari darat ke air dalam garis keturunan batang cetacea, kami memanfaatkan genom yang baru-baru ini diurutkan dari kuda nil umum, mamalia semi-akuatik yang […] adalah kerabat terdekat yang hidup dengan cetacea , dan dianggap hanya gen tanpa mutasi inaktivasi terdeteksi pada kuda nil, ”penulis penelitian melanjutkan untuk menjelaskan.
Dengan demikian, tim berhasil mengidentifikasi 85 "gen yang hilang". Sementara penelitian sebelumnya telah mengidentifikasi beberapa di antaranya, 62 (setara dengan 73%) adalah penemuan baru.
Salah satu gen yang tidak aktif, para peneliti menjelaskan, berperan dalam sekresi air liur. Sementara air liur membantu mamalia penghuni darat melumasi dan melembutkan makanan, serta memulai proses pencernaan melalui enzim tertentu, air liur menjadi tidak perlu bagi mamalia air karena air dapat melakukan "pekerjaan" ini sebagai gantinya.
Dua gen lain yang "hilang" diperlukan untuk pembentukan gumpalan darah. Namun, inaktivasi mereka kemungkinan besar telah memungkinkan mekanisme penyegelan luka lain yang lebih membantu kehidupan akuatik berevolusi.
Kehilangan kunci lainnya adalah gen tertentu yang terlibat dalam fungsi paru-paru. Susunan genetik baru memungkinkan paru-paru cetacea runtuh saat mereka menyelam jauh ke laut.
“Sementara kolaps paru-paru akan menjadi masalah klinis yang parah bagi manusia, hal itu berfungsi untuk mengurangi daya apung dan risiko mengembangkan penyakit dekompresi pada cetacea,” Huelsmann dan rekan menjelaskan.
Ternyata, Cetacea juga kehilangan semua gen yang memungkinkan mamalia mensintesis melatonin, hormon yang membantu mengatur siklus tidur dan terjaga.
Pada mamalia yang hidup di air ini, kehilangan ini mungkin telah menyebabkan evolusi jenis tidur berbeda yang disebut tidur unihemispheric. Dalam bentuk tidur ini, hanya separuh otak yang beristirahat sementara separuh lainnya tetap waspada. Mekanisme ini memungkinkan cetacea berenang ke permukaan atau menghasilkan lebih banyak panas jika perlu.
Semua adaptasi ini, para peneliti berpendapat, mungkin telah membantu paus, lumba-lumba, dan mamalia air serupa mulai hidup lebih seperti ikan.
“Temuan Anda menunjukkan bahwa hilangnya gen dalam cetacea tidak hanya terkait dengan spesialisasi akuatik tetapi juga dapat terlibat dalam beradaptasi dengan lingkungan akuatik sepenuhnya,” para peneliti menyimpulkan.
