Comment les baleines et les dauphins ont évolué pour la vie en mer
Une nouvelle étude montre que les génomes des cétacés, qui incluent les dauphins et les baleines, ont changé de manière importante pour permettre à ces animaux de passer des environnements terrestres aux environnements aquatiques.
Bien que les cétacés, tels que les dauphins et les baleines, ressemblent à des poissons et - tout comme les poissons - vivent dans des environnements aquatiques, ce sont en fait des mammifères aquatiques.
Par conséquent, ils sont, à bien des égards, plus proches des vertébrés terrestres qui donnent naissance à des jeunes vivants puis les nourrissent.
Les chercheurs savent maintenant que les cétacés ont évolué à partir d'ancêtres terrestres il y a environ 52,5 millions d'années, passant à une vie en mer.
Pour ce changement radical, ce groupe de mammifères s'est adapté lentement au fil du temps, en faisant évoluer différentes caractéristiques biologiques qui correspondent aux exigences de la vie sous-marine.
Alors que certains - y compris les nageoires, les palmes et une forme de corps aquadynamique - sont facilement perceptibles, d'autres adaptations sont plus subtiles mais non moins importantes.
Maintenant, une étude de deux instituts Max Planck de Dresde, en Allemagne, de l'Université de Californie à Riverside et de l'American Museum of Natural History à New York, NY, montre comment la constitution génétique des cétacés a évolué pour leur permettre de vivre dans l'océan. .
Dans le document de recherche, qui apparaît dans la revue Progrès scientifiques, les auteurs expliquent que cette transition a été en partie possible parce que des gènes spécifiques sont devenus inactifs chez les dauphins, les baleines et autres cétacés au cours des millénaires.
85 «gènes perdus» peuvent avoir facilité la vie en mer
L'auteur principal Matthias Huelsmann et ses collègues souhaitaient mieux comprendre comment les génomes des cétacés s'étaient adaptés pour leur permettre de prospérer sous l'eau.
Pour ce faire, ils ont «peigné» 19 769 gènes de 62 espèces différentes de mammifères - y compris, comme ils l'expliquent dans leur article d'étude, «quatre cétacés, deux pinnipèdes [un clade qui comprend des phoques et des morses], un lamantin et 55 mammifères terrestres. ”- recherche de gènes devenus inactifs après que les cétacés ont évolué de leurs ancêtres terrestres.
«Pour identifier précisément les gènes inactivés lors de la transition de la terre à l'eau dans la lignée des tiges de cétacés, nous avons utilisé le génome récemment séquencé de l'hippopotame commun, un mammifère semi-aquatique qui […] est le parent vivant le plus proche des cétacés. , et n'a considéré que les gènes sans mutations inactivantes détectées dans l'hippopotame », expliquent les auteurs de l'étude.
Ainsi, l'équipe a réussi à identifier 85 «gènes perdus». Alors que des recherches antérieures avaient déjà identifié certains d'entre eux, 62 (équivalant à 73%) étaient de nouvelles découvertes.
L'un des gènes inactivés, expliquent les chercheurs, joue un rôle dans la sécrétion de salive. Alors que la salive aide les mammifères terrestres à lubrifier et à ramollir les aliments, ainsi qu'à relancer le processus digestif grâce à des enzymes spécifiques, elle est devenue inutile pour les mammifères aquatiques parce que l'eau peut effectuer ces «travaux» à la place.
Deux autres gènes «perdus» étaient nécessaires à la formation de caillots sanguins. Cependant, leur inactivation a probablement permis à d'autres mécanismes de colmatage des plaies qui étaient plus utiles pour la vie aquatique d'évoluer.
Une autre perte importante a été celle de certains gènes impliqués dans la fonction pulmonaire. La nouvelle constitution génétique permet aux poumons des cétacés de s’effondrer lorsqu'ils plongent profondément dans la mer.
«Alors que l'effondrement pulmonaire représenterait un problème clinique grave pour l'homme, il sert à réduire à la fois la flottabilité et le risque de développer un mal de décompression chez les cétacés», expliquent Huelsmann et ses collègues.
Il s'avère que les cétacés ont également perdu tous les gènes qui permettent aux mammifères de synthétiser la mélatonine, une hormone qui aide à réguler les cycles de sommeil et d'éveil.
Chez ces mammifères aquatiques, cette perte peut avoir conduit à l'évolution d'un autre type de sommeil appelé sommeil unihémisphérique. Dans cette forme de sommeil, seule la moitié du cerveau se repose tandis que l'autre moitié reste alerte. Ce mécanisme permet aux cétacés de nager vers la surface ou de produire plus de chaleur si nécessaire.
Toutes ces adaptations, affirment les chercheurs, ont peut-être aidé les baleines, les dauphins et autres mammifères aquatiques similaires à commencer à vivre davantage comme des poissons.
«[O] ur résultats suggèrent que les pertes de gènes chez les cétacés sont non seulement associées à des spécialisations aquatiques, mais pourraient avoir été impliquées dans l'adaptation à un environnement entièrement aquatique», concluent les chercheurs.
