Cómo evolucionaron las ballenas y los delfines para la vida en el mar

Un nuevo estudio muestra que los genomas de los cetáceos, que incluyen delfines y ballenas, han cambiado de manera importante para permitir que estos animales pasen de ambientes terrestres a acuáticos.

¿Cómo permitió la pérdida de ciertos genes a los delfines y otros mamíferos marinos pasar de un ambiente terrestre a uno acuático?

Aunque los cetáceos, como los delfines y las ballenas, parecen peces y, al igual que los peces, viven en ambientes acuáticos, de hecho son mamíferos acuáticos.

Por lo tanto, están, en muchos sentidos, más cerca de los vertebrados terrestres que dan a luz a crías vivas y luego las amamantan.

Los investigadores ahora saben que los cetáceos evolucionaron a partir de ancestros terrestres hace unos 52,5 millones de años, pasando a una vida en el mar.

Para este cambio drástico, este grupo de mamíferos se ha adaptado lentamente con el tiempo, evolucionando diferentes características biológicas que se ajustan a los requisitos de la vida submarina.

Si bien algunas, incluidas las aletas, las aletas y la forma del cuerpo aquadyinámico, se notan fácilmente, otras adaptaciones son más sutiles pero no menos importantes.

Ahora, un estudio de dos Institutos Max Planck en Dresden, Alemania, la Universidad de California en Riverside y el Museo Americano de Historia Natural en Nueva York, NY, muestra cómo la composición genética de los cetáceos ha evolucionado para permitirles vivir en el océano. .

En el artículo de investigación, que aparece en la revista Avances científicos, los autores explican que esta transición fue, en parte, posible porque genes específicos se han vuelto inactivos en delfines, ballenas y otros cetáceos durante milenios.

85 'genes perdidos' pueden haber facilitado la vida en el mar

El autor principal Matthias Huelsmann y sus colegas estaban interesados ​​en comprender mejor cómo se habían adaptado los genomas de los cetáceos para permitirles prosperar bajo el agua.

Para ello, "peinaron" 19.769 genes en 62 especies diferentes de mamíferos, incluidos, como explican en su artículo de estudio, "cuatro cetáceos, dos pinnípedos [un clado que incluye focas y morsas], un manatí y 55 mamíferos terrestres". ”- buscando genes que se habían vuelto inactivos después de que los cetáceos evolucionaron a partir de sus ancestros terrestres.

“Para identificar con precisión los genes que se inactivaron durante la transición de la tierra al agua en el linaje del tallo de los cetáceos, utilizamos el genoma secuenciado recientemente del hipopótamo común, un mamífero semiacuático que […] es el pariente vivo más cercano a los cetáceos. , y se consideraron solo genes sin mutaciones inactivantes detectadas en el hipopótamo ”, continúan explicando los autores del estudio.

Por lo tanto, el equipo logró identificar 85 "genes perdidos". Si bien investigaciones anteriores ya habían identificado algunos de estos, 62 (equivalente al 73%) eran nuevos descubrimientos.

Uno de los genes inactivados, explican los investigadores, juega un papel en la secreción de saliva. Si bien la saliva ayuda a los mamíferos terrestres a lubricar y ablandar los alimentos, así como a impulsar el proceso digestivo a través de enzimas específicas, se volvió innecesario para los mamíferos acuáticos porque el agua puede realizar estos "trabajos" en su lugar.

Otros dos genes que se “perdieron” fueron necesarios para la formación de coágulos de sangre. Sin embargo, es probable que su inactivación haya permitido que evolucionen otros mecanismos de sellado de heridas que fueron más útiles para la evolución de la vida acuática.

Otra pérdida clave fue la de ciertos genes involucrados en la función pulmonar. La nueva estructura genética permite que los pulmones de los cetáceos colapsen cuando se sumergen en las profundidades del mar.

“Si bien el colapso pulmonar representaría un problema clínico severo para los humanos, sirve para reducir tanto la flotabilidad como el riesgo de desarrollar la enfermedad por descompresión en los cetáceos”, explican Huelsmann y sus colegas.

Resulta que los cetáceos también perdieron todos los genes que permiten a los mamíferos sintetizar melatonina, una hormona que ayuda a regular los ciclos de sueño y vigilia.

En estos mamíferos que habitan en el agua, esta pérdida puede haber llevado a la evolución de un tipo diferente de sueño llamado sueño unihemisférico. En esta forma de sueño, solo la mitad del cerebro descansa mientras que la otra mitad permanece alerta. Este mecanismo permite a los cetáceos nadar hacia la superficie o producir más calor si es necesario.

Todas estas adaptaciones, argumentan los investigadores, pueden haber ayudado a las ballenas, delfines y mamíferos acuáticos similares a comenzar a vivir más como peces.

“[Nuestros] hallazgos sugieren que las pérdidas de genes en los cetáceos no solo están asociadas con especializaciones acuáticas, sino que podrían haber estado involucradas en la adaptación a un medio ambiente completamente acuático”, concluyen los investigadores.

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