鯨魚和海豚是如何在海洋中生活進化的?

2020-12-05 在對比中成長

鯨類的基因組,包括海豚和鯨魚,已經發生了重要變化,從而使這些動物從陸地環境過渡到水生環境。儘管鯨類(例如海豚和鯨魚)看起來像魚,並且像魚一樣生活在水生環境中,但實際上它們是水生哺乳動物。

因此,它們在許多方面都更接近陸生脊椎動物,這些脊椎動物生下年輕的生命然後加以護理。現在,研究人員知道,鯨類是從約5250萬年前的陸地祖先演化而來的,並過渡到海上生活。

對於這種劇烈的變化,這組哺乳動物隨著時間的流逝逐漸適應了不同的生物特徵,從而適應了水下生物的需求。

儘管其中一些(包括鰭,鰭狀肢和具有水動力的身體形狀)很容易被注意到,但其他調整則更為微妙,但同樣重要。

鯨類動物的遺傳構成是如何進化的,從而使其可以生活在海洋中。這種轉變在某種程度上是可能的,因為特定的基因在過去的幾千年中已在海豚,鯨魚和其他鯨類中變得不活躍。

85種「丟失的基因」可能促進了海上生活

鯨類的基因組如何適應以使其在水下繁衍生息。為此,他們在62種不同的哺乳動物中「合成」了19,769個基因-包括,尋找在鯨類從其祖先的祖先進化而來後失去活性的基因。

為了精確識別鯨類科動物從陸地向水域過渡過程中失活的基因,我們利用了最近測序的共同河馬基因組,該河馬是一種半水生哺乳動物,是最接近的活著的近親對於鯨類,並且只考慮了在河馬中未檢測到失活突變的基因。。

因此,研究小組設法鑑定出85個「丟失的基因」。儘管先前的研究已經確定了其中的一些,但有62個(相當於73%)是新發現。

一種失活的基因在唾液分泌中起作用。唾液雖然可以幫助居住在陸地上的哺乳動物潤滑和軟化食物,並通過特定的酶來啟動消化過程,但對於水生哺乳動物來說卻沒有必要,因為水可以代替這些來完成這些「工作」。

其他兩個成為「丟失」的基因對於血凝塊形成是必需的。但是,它們的失活很可能使其他傷口密封機製得以發展,這些機制對水生生物的進化更加有幫助。另一個關鍵的損失是與肺功能有關的某些基因的損失。

儘管肺萎陷對人類來說是一個嚴重的臨床問題,但它可以減少浮遊動物的活動,並減少鯨類動物出現疾病的風險。事實證明,鯨類還丟失了所有允許哺乳動物合成褪黑激素的基因,褪黑激素是一種有助於調節睡眠和清醒周期的激素。

在這些水棲哺乳動物中,這種損失可能導致了另一種類型的睡眠的演變,這種睡眠稱為單半球睡眠。在這種睡眠形式中,只有一半的大腦休息,而另一半保持機敏。這種機制允許鯨類遊向水面或在必要時產生更多的熱量。

所有這些適應措施可能有助於鯨魚,海豚和類似的水生哺乳動物開始更像魚一樣生活。鯨類中的基因損失不僅與水生專業有關,而且可能與適應完全水生環境有關。

相關焦點

  • 侏羅紀鱷魚進化出像海豚的鰭肢和鯨魚的尾巴統治著億萬年前的海洋
    研究人員說,thalattosuchians適應了水環境,適應了內耳的一部分,負責平衡和平衡愛丁堡大學地球科學學院的朱莉亞·施瓦布(Julia Schwab)表示:「內耳等感覺器官是了解古代動物如何生活的關鍵。」
  • 生活在海洋中的鯨魚如何給寶寶餵奶?
    生活在海洋中的鯨魚如何給寶寶餵奶? 鯨魚名字裡雖然有個「魚」字,但大家都知道它們是海生哺乳動物,既然是哺乳動物就得哺乳,但是生活在水中的鯨魚是怎麼餵奶和吃奶的呢
  • 鯨魚和海豚有多聰明?
    鯨魚的大腦比人腦重5倍一些潛水員和科學家們在大海上與鯨魚生活了一段時間後,他們常常發現,自己無法想像這些海洋中最大的居民,它們的大腦裡到底發生了什麼。我們知道,在動物界裡,鯨魚擁有最大的大腦,它們的腦重是人類大腦的五倍。寬吻海豚的大腦與身體大小的比率,僅次於人類。智慧是它們成功的一大原因。藍鯨是迄今已知的最大生物,重達140噸。
  • 在海洋中,鯨魚是如何給後代哺乳的?
    這是個很有意思的問題,因為大多數的哺乳動物都生活在陸地上,它們在給後代哺乳時,無論是站著、側躺著,甚至是仰臥著都可以,因為只要是能被幼崽夠到就能喝到甘甜的乳汁。那麼,問題來了,生活在海洋中的鯨魚是如何給鯨魚寶寶哺乳的呢?我們簡單的來科普一下這個問題。
  • 海豚不需要睡覺!海豚還是由河馬進化來的?
    #大約在5000萬年前,一種類似河馬的動物遊到了水中,隨著時間的推移他們最終進化成鯨魚和海豚。什麼!海豚是由河馬進化來的?真的假的?那麼海豚是如何進化的呢?它們又是怎樣從陸地環境適應海洋環境的呢?這就是,為什麼通過研究鯨魚損失的原因,能幫助科學家更好地理解動物的水中生活的原因。海豚如何睡覺的?接下來,我們來談論那些你認為它們進化中損失的東西,比如褪黑素。它是讓我們和大多數其他動物會打盹的激素。但鯨魚和海豚不會產生褪黑素,所以它們不會進入那種美妙的深度恢復睡眠。大多數動物是通過睡眠來補充能量,但是鯨魚不會這樣做。
  • 鯨魚和海豚之間為什麼可以雜交?
    在回答這個問題之前,我們首先要來理解一下什麼是鯨魚?什麼是海豚?鯨魚是生活在海洋中的一大類哺乳動物,其中包括了鬚鯨亞目和齒鯨亞目,鬚鯨都是那種體型很大的鯨魚例如藍鯨、座頭鯨、灰鯨等,全球範圍內大約有15種,體長都超過10米、體重超過25噸。
  • 鯨和海豚的社交生活與人類相似
    新研究表明鯨和海豚(鯨目動物)有著與人類相似的社交生活,它們有親密的社交群體、複雜的人際關係網、地域方言和一對一的聊天。這些都得益於它們聰明的大腦。由各國科學家共同組成的國際團隊收集了90種海豚、鯨魚和鼠海豚的信息,這成為了同類研究中第一個在鯨類動物大腦體積和社會行為上收集如此大的數據集的研究。
  • 鯨魚正在返祖!紐西蘭再現領航鯨擱淺事件,一同上岸的還有海豚
    鯨魚的祖先從陸地去往海洋不過,也有一些動物是反其道而行之的,比方說當我們認為海洋中只有「水生水長」的魚類時,事實上在海洋中還有一群特殊的海洋哺乳動物。它們在海洋中胎生哺乳,同時經過漫長的進化,讓自己的前肢變成魚鰭的形狀,但是它們卻不能像魚類一般在海洋中自由呼吸,每隔一段時間,就需要將頭伸出海面來進行透氣。鯨魚就是其中之一,通過DNA測序,研究者發現,鯨魚可能在遠古時期和河馬,是同一個祖先起源。
  • 鯨魚海豚也有方言會閒聊 群體複雜程度超乎想像
    據英國《每日郵報》10月16日報導,最新研究表明,鯨魚和海豚都生活在關係緊密的社會群體中,彼此之間可以進行交流,複雜程度遠超人類想像。這些哺乳動物有區域方言的劃分,能夠照顧朋友的孩子,並且相互教授工具使用方法。
  • 澳發現巨眼肉食鬚鯨化石 或重寫鯨魚進化史(圖)
    這一新發現的鯨魚化石,屬於一種不知名的種類,大約生活在2500萬年前,屬於現代鬚鯨的一個早期祖先,鬚鯨靠海水中的浮遊生物為生。同時,鬚鯨的種群中還包括藍鯨這種在地球上生活過的最大型動物。  但是,這種新發現的食肉鯨很可能依靠捕食鯊魚及其他魚類來生存,儘管它的體型相對較小。這就意味著,我們今天所見到的這些無齒鬚鯨並不是一直那麼溫柔,在很久很久以前,它們也曾兇猛過。
  • 科學家發現龐大的滅絕海豚 具有鯨魚特徵的頂級掠食者
    海豚可能看起來像是海洋中俏皮、聰明的惡作劇者, 但事實證明,它們的祖先中至少有一種更偏向於有牙齒的、掠奪性的一面,與當代鯨魚有類似的特徵。周四發表在《當代生物學》(Current Biology)雜誌上的一份報告描述了一隻已經滅絕的海豚巨大骨架如何顯示出與現代鬚鯨和齒鯨平行進化的跡象。這具15英尺長的骨架命名為Ankylorhiza,在南卡羅來納州發現,大約生活在2500萬年前的漸新世時期。從它的頭骨、牙齒、大小和鼻部來看,它是當時的頂級掠食者。
  • 海洋科普(1303)| 鯨魚擱淺會鯨爆的原因
    其實海洋哺乳動物並不少,它們在海裡尋找食物,經常是胖乎乎的,看著有點萌萌噠,但是它們中的一些是可以長時間在岸上生活的,甚至是曬太陽。比如它們大都背腹彎曲,有鰭狀尾部,並且都失去毛髮光溜溜的,外耳廓脫落等等;然後它們的身體周圍都有一層皮下脂肪層,這是它們在海洋環境中保持溫度的方式,也是它們看起來總是圓鼓鼓的原因。不過,這不是因為它們來自共同的祖先,而是因為趨同進化的結果,不同物種在適應海洋環境的過程中進化出了相似的身體結構。
  • 鯨魚和海豚之間相差巨大,為何可以進行雜交?
    鯨魚和海豚差別那麼大,為什麼能雜交?在很多人的印象裡,一提到鯨魚就自然會想到那種長二三十米,重量可以超過100噸藍鯨,而一說海豚就自然聯想到海洋館中表演的那些小動物,兩者之間體型上存在著巨大的差異,即使相互之間產生「愛慕之情」,也難以完成造小人的行為。但一般所說的鯨魚和海豚雜交後代指的是海豚科下親緣關係較近的兩個物種,但並不在同一個屬下。
  • 鯨魚是哺乳動物需要呼吸,為何還生活在海裡?
    鯨魚生活在海裡,卻並不是魚類,而是哺乳動物。正如蝙蝠一樣,蝙蝠雖然會飛,可是卻並不是鳥類,而是哺乳動物;企鵝雖然不會飛,是海洋中的遊泳高手,不過它們卻是實打實的鳥類。可以說,生物的進化非常的神奇,總會有讓人意想不到的事情發生。
  • 科學家新發現,鯨魚起初或在陸地生活,並非是在海洋中!
    深扒鯨魚的進化史,發現它最開始不是海洋霸主,是陸地「王者」!提到海洋我們會同一時間想到鯊魚、鯨魚的存在,因為它們在海洋當中是一個巨型的存在。大約在5000萬年前,鯨魚並非是生活在海洋當中,而是在陸地生活生活,因為環境發生很大的變化,所以鯨魚上的食物越來越少,導致它們逐漸進入了海洋當中。在短短的時間內讓鯨魚生活環境發生了翻天覆地的變化,它也是一種最大的哺乳動物,那麼它究竟是怎樣一步步的成為現在這般模樣呢?
  • 鯨魚是哺乳動物,那麼它在水中是如何餵養小鯨魚的呢?
    現存的海洋哺乳動物無論體型大小,它們都為了更好地適應海洋的生活不斷的進化著,比如四肢退化成為更適合遊泳的鰭,這在生物學上叫做「趨同演化」,這裡的「趨同」就是與魚類越來越像。已知的最原始的鯨類是生活在約5000萬年前的巴基斯坦古鯨,那時的古鯨四肢以及尾巴都沒有退化,像極了現在的狼,它們主要棲息在淺水區或者是近水的陸地上。
  • 鯨魚、海豚等海生哺乳動物是如何在水中睡覺而不被嗆著的呢?
    在這裡,小編首先要闢謠,網絡傳言「海豚是不需要睡覺」的論斷絕對是錯誤的,作為高智商哺乳動物,即使生活在冰冷、深不見底的海洋當中,也是需要睡覺的。然而,對於大自然中許多生物而言,它們並不需要像人類一樣每天要至少長達八小時的連續睡眠。
  • 同為海洋哺乳動物,為何海獅可以曬太陽,而鯨魚擱淺就變鯨爆?
    但是為什麼它們不能和我們一樣在陸地上多生活,哪怕是一小段時間呢?其實海洋哺乳動物並不少,它們在海裡尋找食物,經常是胖乎乎的,看著有點萌萌噠,但是它們中的一些是可以長時間在岸上生活的,甚至是曬太陽。比如它們大都背腹彎曲,有鰭狀尾部,並且都失去毛髮光溜溜的,外耳廓脫落等等;然後它們的身體周圍都有一層皮下脂肪層,這是它們在海洋環境中保持溫度的方式,也是它們看起來總是圓鼓鼓的原因。不過,這不是因為它們來自共同的祖先,而是因為趨同進化的結果,不同物種在適應海洋環境的過程中進化出了相似的身體結構。
  • 英讀廊——能夠用肺呼吸的海豚和鯨魚為什麼不能生活在陸地上?
    * 用英語自身來理解和學習英語是最好的方式,《英讀廊》是《滿庭說英語》中的拓展閱讀系列,這一系列的文章力求幫助大家在英語閱讀能力上有所提升,並樹立英語思維;* 推薦的閱讀的方法是:先原文,適當看解析閱讀,還有疑惑再看雙語對照。
  • 探秘海洋霸主的獨特進化史,鯨魚家族的祖宗原來像一頭狼
    虎鯨是鯨族中的衝刺冠軍,每小時的速度可達55公裡。弓頭鯨是鯨族中的長壽明星,壽命超過了200年。鯨魚家族如此龐然大物的體型是如何進化而來的呢?作為溫血動物的哺乳類大型動物,是如何脫離陸地而適應了海洋的環境呢?