皮膚深層：鯨魚和河馬的水生皮膚適應性獨立進化
一項新的研究表明，鯨魚和河馬同樣光滑，近乎無毛的皮膚是獨立進化的。這項工作表明，他們的最后一個祖先很可能是陸地上的動物" target="_blank">哺乳動物，這使目前的想法從共同的兩棲祖先在水中進行了微調(diào)，從而擺脫了目前的想法。這項研究今天發(fā)表在《當代生物學》雜志上，由自然歷史博物館的研究人員牽頭。加州大學爾灣分校;加州大學河濱分校;馬克斯·普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所;以及LOEWE轉(zhuǎn)化生物多樣性基因組學中心(德國)。
“哺乳動物如何離開堅硬地變成水生生物是最著迷的進化故事之一，也許只有首先動物用水交換土地或飛行的演變才能與之匹敵”。自然歷史博物館脊椎動物生物學分會以及該研究的通訊作者?！拔覀兊淖钚掳l(fā)現(xiàn)與該領(lǐng)域當前的教條相矛盾-兩棲河馬的親屬可能已經(jīng)成為過渡的一部分，因為哺乳動物重新進入了水中?！?/p>
盡管它們的外觀截然不同，但是完全水生的鯨類動物(包括鯨魚，海豚和海豚)和半水生河馬彼此之間是最親近的親戚，并且有著大約5500萬年前的共同祖先。它們還具有許多哺乳動物所不具備的許多特征：它們在水下分娩和哺乳，缺乏陰囊睪丸和皮脂腺(分泌油性皮脂)以及大部分頭發(fā)。由于這些特征很少在其他哺乳動物中發(fā)現(xiàn)，因此可以假定它們已經(jīng)存在于河馬和鯨類的共同祖先中。但是鯨類祖先如何以及何時變得完全水生，仍然是激烈辯論的主題。
對過渡滅絕的鯨類的古生物學研究表明，入水是一個包括兩棲階段的漸進過程。那么河馬和鯨類動物是否獨立地適應了水生生活方式?還是他們的祖先已經(jīng)是兩棲動物，從那里開始，鯨類動物開始分化為完全水生生物?
這項研究的主要作者，加州大學河濱分校的生物學教授馬克·斯普林格說：“最簡單的假設(shè)是鯨魚和河馬的祖先已經(jīng)是兩棲動物，但進化并非總是兩點之間的最短距離?！?/p>
為了幫助解決這個問題，研究人員研究了動物的皮膚，該動物的皮膚顯示出對水生生物的深刻進化變化。
加州大學爾灣分校的共同通訊作者，皮膚生物學家馬克西姆?普利庫斯(Maksim Plikus)說：“當一組動物變成水生動物后，整個皮膚就會變得更加流線型和均勻?！?“不再需要像頭發(fā)，指甲或汗腺這樣的復雜衍生物，事實上，它們可能成為水下生命的障礙，所以這些衍生物就消失了。它失去了皮膚外層所發(fā)揮的屏障功能，在皮膚中陸生哺乳動物對于防止水從體內(nèi)蒸發(fā)和防止病原體進入至關(guān)重要?！?/p>
研究人員根據(jù)組織學比較了河馬和鯨類動物的皮膚解剖結(jié)構(gòu)，并使用基因組篩選方法編制了一份在河馬和鯨類動物中均實用的生活小常識已失活的“皮膚基因”的綜合清單。這是通過首次檢查侏儒河馬Choeropsis liberiensis(僅有的兩種活河馬物種之一)的基因組而獲得的。
研究的通訊作者，馬克斯·普朗克分子細胞生物學與遺傳學研究所和LOEWE轉(zhuǎn)化生物多樣性基因組學中心的進化基因組學家邁克爾·希勒說：“當您觀察分子特征時，會有一個驚人而清晰的答案。”在德國。“我們的研究結(jié)果強烈支持在河馬和鯨類中發(fā)現(xiàn)的'水生'皮膚性狀獨立發(fā)生的想法。不僅如此，我們還可以看到，河馬譜系中的基因損失發(fā)生的時間比鯨鯨譜系中發(fā)生的時間晚得多?！?/p>
這些基因結(jié)果與對皮膚本身的檢查是一致的：與鯨魚不同，河馬實際上具有一種非常特殊的汗腺，可以產(chǎn)生“血汗”，一種橙色物質(zhì)，被認為具有天然的抗菌和防曬作用。特性。鯨類只有幾根胡須，而河馬則被充分晶須，但也有稀疏的體毛，最顯著的是它們的耳朵和尾巴尖。后者在河馬排便時使用，在此期間它們迅速旋轉(zhuǎn)尾巴，刷狀毛發(fā)幫助粉碎周圍的糞便，以作為標記區(qū)域的一種方法。另外，鯨類的皮膚比河馬的皮膚要厚得多，而河馬是唯一有蹄的動物。
斯普林格說：“這些差異與基因組中的進化史記錄完全一致，這表明鯨類譜系和河馬進化系中的皮膚基因被獨立敲除。” “這兩個譜系之間都沒有共享暗示著共同的水生祖先的滅活突變。”
標簽： 鯨魚 河馬 水生皮膚
