Древнее существо передало современным китообразным способность видеть в темноте

У первых млекопитающих, вернувшихся в море более 35 миллионов лет назад, были глаза приспособленные для морских глубин.

Согласно новым исследованиям, зрительные системы современных китов, дельфинов и морских свиней, известных под общим названием китообразные, происходят от общего предка с мощным подводным зрением.

Считается, что и киты, и бегемоты произошли от четвероногих сухопутных млекопитающих около 50 миллионов лет назад. Хотя оба ведут водный образ жизни, только одна из этих ветвей может нырять глубоко в океан.

Когда и почему развился этот навык, до сих пор остается загадкой, но новые результаты позволяют предположить, что переход произошел вскоре после выхода в море.

Выводы основаны на белке в глазу млекопитающих, известном как родопсин, который особенно чувствителен к тусклому синему свету, подобному тому, что присутствует в глубинах океана.

Проанализировав гены, лежащие в основе этого белка у китов и некоторых родственных им млекопитающих, исследователи смогли предсказать последовательность генов предков, которые впервые позволили нырять глубоко под воду. 

При экспрессии в выращенных в лаборатории клетках эта сигнатурная последовательность смогла "воскресить" давно исчезнувший пигментный белок.

По сравнению с наземными млекопитающими, этот белок оказался гораздо более чувствительным к низким уровням освещенности. Он также быстро реагирует на изменения интенсивности света.

Если такой чувствительный белок существовал у первого водного китообразного, то, по мнению исследователей, это существо могло добывать пищу на глубине 200 метров и более (около 650 футов), где свет начинает меркнуть в океане.

"В совокупности эти предковые сдвиги в функции родопсина позволяют предположить, что некоторые из первых полностью водных китообразных могли нырять в мезопелагическую зону", - заключают авторы исследования.

"Более того, наши реконструкции показывают, что это поведение возникло до дивергенции зубатых и китов".

Похоже, что у всех китообразных был общий предок, который мог видеть на глубине, даже у тех, кто сейчас охотится на мелководье. 

Затем, объясняет эволюционный биолог Белинда Чанг, "более поздние виды развили все те разнообразные кормовые специализации, которые мы видим у современных китов и дельфинов сегодня".

Предыдущие исследования окаменелых останков древних китов позволили предположить, что первые водные китообразные имели тело, похожее на дельфинье, с комбинацией хвостовых хвостиков и рудиментарных задних конечностей для плавания.

Однако нынешнее исследование - одно из первых, в котором изучается, как глаза этого существа могли работать в поисках подводной пищи.

Еще более впечатляющим является то, что авторам удалось сделать это без ископаемых останков.

"Окаменелости - это золотой стандарт для понимания эволюционной биологии. Но, несмотря на то, что "Парк Юрского периода" заставил бы вас поверить, извлечение ДНК из ископаемых образцов - редкое явление, поскольку их состояние, как правило, оставляет желать лучшего", - говорит эволюционный биолог Сара Данган из Университета Торонто.

"Если вас интересует, как эволюционируют гены и ДНК, вы полагаетесь на математическое моделирование и сильную выборку генов из живых организмов, чтобы дополнить то, что мы понимаем из ископаемых".

Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.