Γενετική ανάλυση αποκαλύπτει πώς οι φάλαινες επέστρεψαν στο νερό

Πώς κατάφερε ένα πλάσμα με πνεύμονες, τρίχωμα και πόδια να κατακτήσει τελικά τους ωκεανούς; Μια νέα γενετική ανάλυση αποκαλύπτει για πρώτη φορά τις γενετικές προσαρμογές που επέτρεψαν στις φάλαινες να αφήσουν τη στεριά και να καταδυθού για πάντα.

Η ζωή πιστεύεται ότι εμφανίστηκε στη θάλασσα, περιέργως όμως τα θαλάσσια θηλαστικά πέρασαν το μεγαλύτερο μέρος της εξελικτικής ιστορίας τους στην ξηρά. Οι φάλαινες, τα δελφίνια και οι φώκαινες (κήτη που θυμίζουν δελφίνια αλλά κατατάσσονται σε άλλη ομάδα) πιστεύεται ότι κατάγονται από ένα ημι-υδρόβιο θηλαστικό που έμοιαζε με ελάφι ή βοοειδές και έζησε πριν από περίπου 54 εκατομμύρια χρόνια.

Έκτοτε, πολλά έχουν αλλάξει στο γονιδίωμα των κητών. Διεθνής ερευνητική ομάδα αλληλούχισε τα γονιδιώματα τεσσάρων ρυγχοφαλαινών, μιας πτεροφάλαινας, ενός ρινοδέλφινου και μιας φώκαινας.
Η σύγκριση των γονιδίων ανάμεσα σε αυτά τα τέσσερα είδη και τα αντίστοιχα γονίδια του ανθρώπου δημοσιεύεται αυτή την εβδομάδα στην επιθεώρηση Nature Genetics.

Όπως ήταν αναμενόμενο, πολλές γενετικές προσαρμογές των θαλάσσιων θηλαστικών αφορούν την επιβίωση σε συνθήκες υποξίας, ή έλλειψης οξυγόνου. Στις συνθήκες αυτές ο οργανισμός παράγει περισσότερες ελεύθερες ρίζες (δραστικές μορφές οξυγόνου), και η μελέτη δείχνει ότι τα γονίδια των κητών αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα αυξάνοντας τα επίπεδα γλουταθειόνης, ενός ισχυρού αντιοξειδωτικού.

Εκτεταμένες αλλαγές εντοπίστηκαν επίσης σε γονίδια που ρυθμίζουν την πίεση του αίματος και τις φυσιολογικές αντιδράσεις σε υψηλές συγκεντρώσεις αλατιού.

Επιπλέον, εκατοντάδες γονίδια εμφανίστηκαν σε περισσότερα αντίγραφα μέσα στο γονιδίωμα της φάλαινας, μια προσαρμογή που οδήγησε σε αύξηση των πρωτεϊνών με τις οποίες τα κήτη αντιμετωπίζουν τις συνθήκες υποψίας. Το ίδιο φαινόμενο, εξάλλου, έχει παρατηρηθεί στο γυμνό τυφλοπόντικα, ένα ζώο που ζει σε λαγούμια με χαμηλά επίπεδα οξυγόνου.

Η ανάλυση έδειξε επίσης μείωση των γονιδίων που αφορούν την τριχοφυΐα, την γεύση και την όσφρηση -αισθήσεις μάλλον εξασθενημένες στα κήτη.

Μεταλλάξεις εντοπίστηκαν επίσης σε γονίδια που σχετίζονται με το σχηματισμό των δοντιών, αφού οι φάλαινες (με εξαίρεση το φυσητήρα που συγγενεύει περισσότερο με τα δελφίνια) δεν έχουν δόντια αλλά μπαλένες, δομές σαν χτένια οι οποίες φιλτράρουν την τροφή από το νερό). Γενετικές προσαρμογές, τέλος, αναγνωρίστηκαν στα γονίδια που ρυθμίζουν τη δομή του σώματος.

Οι ομοιότητες, βέβαια παραμένουν. Παρά τα εκατομμύρια χρόνια που έχουν περάσει, τα άκρα φαλαινών κρύβουν τα οστά ενός τετράποδου που βοσκούσε κάποτε στην ξηρά. Και οι πλησιέστεροι συγγενείς των κητών δεν είναι πλάσματα της θάλασσας αλλά τα αρτιοδάκτυλα θηλαστικά της ξηράς, όπως ο ιπποπόταμος, ο χοίρος και η αγελάδα.

Πηγή: news.in.gr