Za evolucijske biologe so kitove ušesa čudna in očarljiva enigma. Če jih proučimo, ko se razvijejo v maternici, nam lahko pomaga razumeti, kako so se razvijali. Vendar danes zbiranje plodov kitov ne pride v poštev, ker je lov na kite nezakonit, znanstveniki pa se morajo zanašati na pramene, ki pogosto ne prikažejo nosečih samic.
Sorodne vsebine
- Najzgodnejši balenski kiti so dobesedno sesali
- Kaj nas lahko mrtvega modrega kita nauči o življenju v oceanu in o nas samih
- Kako sta si dva laserska kavboja prihranila dan
- Zakulisje s kustosom Nickom Pyensonom: Nov fosilni kit
Ko je Smithsonijska raziskovalka Maya Yamato prvič izvedela za zbirko 56 plodov kitov, ohranjenih v alkoholu, v Nacionalnem prirodoslovnem muzeju, jih je odnesla v muzejski laboratorij za skeniranje. "Nikoli več ne bomo dobili takšnega gradiva, " pravi Yamato, "Ker so tako dragoceni in redki, jih ni zaželeno secirati."
Yamato, podoktorski sodelavec, ki sodeluje s kustosom fosilnih morskih sesalcev Nicholasom Pyensonom, je želel boljši pogled na to, kako se uši razvijajo pri plodovih kitov. Zbirka vključuje nekaj 100 let starih osebkov, večina pa jih je iz zgodnjega in srede 20. stoletja, ko so uspevale komercialne kitološke aktivnosti. Leta 1986 je lov na kite prepovedala Mednarodna komisija za kitolov, in čeprav nekateri primerki v zbirki izvirajo iz prilov in pramenov, so mnogi povezani z lovljenjem kitov prejšnje dobe.
"Edinstveni so, ker obstajajo vrste, ki jih nihče več ne bo mogel zbrati, " pravi Pyenson. "V nekaterih primerih okoliščin, v katerih so bili zbrani, ni mogoče ponoviti, ali pa organizmi v divjini niso tam."
Ker sestavljanje katerega koli primerka ali izvajanje kakršne koli invazivne preiskave ni bila možnost, je Yamato s pomočjo neinvazivne CT tehnologije pregledal zelo občutljive lastnosti znotraj lobatov kitov. Rezultati Yamatovega dela so danes objavljeni v novi raziskavi v reviji PLOS ONE . To, kar je ugotovil Yamato, pomaga potrditi, kaj fosilni zapis govori o tem, kako so kiti močno preusmerili od kopnega do morja in o tem, kako so kitove družine še naprej razvijale različne fizične lastnosti, da bi lahko prilagodile različne načine življenja v svojem podvodnem okolju.
Maya Yamato (desno) in sodelavec razstavijo glavo umrlega nasedlega kitovega plavuta v zalivu Chesapeake, da bi pregledali mehko tkivo, povezano z ušesi. (Program odziva na pragove v Virginijskem akvariju) Kitovi so se razvili v dve ločeni skupini: tisti z zobmi in tisti z baleen - ščetinasta struktura, podobna sito, narejena iz keratina. Zobaste kite, kot so sperme, orke in delfini, lovijo in lovijo plen v svojih zobastih čeljustih, kitovi, kot so grbe, bluzi in kitovi, pa pogoltnejo vodo in jo filtrirajo skozi bale, da lovijo majhne ribe in kril.
Ne samo, da se hranijo na povsem različne načine, ampak tudi dve skupini kitov slišijo drugače. Skupine obdelujejo zvok na skrajno nasprotnih koncih frekvence za sluh sesalcev. Baleen kiti uporabljajo zvoke ultra nizke frekvence za komunikacijo na dolge razdalje. Slišijo in glasno uporabljajo s frekvencami, nižjimi od frekvenc, ki jih uporablja kateri koli kopenski sesalec, celo sloni.
Po drugi strani zobati kiti slišijo in oddajajo zvoke na frekvencah, višjih od malega rjavega netopirja, najvišjega kopenskega sesalca. Zobati kiti se zanašajo na to sposobnost eholokacije za krmarjenje in iskanje plena.
Yamato in Pyenson sta s CT-pregledih zbirke plodovih kitov lahko izsledila razvoj teh dveh zelo različnih vrst kitov. "Če Smithsonian ne bi imel CT skenerja in ne bi imel največje zbirke morskih sesalcev na svetu, se ta študija verjetno ne bi zgodila, " je dejal Yamato.
Ona in Pyenson sta prva znanstvenika, ki sta identificirala razvijajoči se »akustični lijak« v ušesih plodovega primerka. Kitajska ušesa so povsem notranja. Zanašajo se na maščobno tkivo, povezano s stožčastim zvočnim lijakom, ki ga najdemo samo pri kitih. Natančno, kako delujejo, še ni povsem razjasnjeno. Pri vseh zobatih kitih je zvočni lijak obrnjen naprej, pri nekaterih kitovih kitih pa je lijak usmerjen vstran glave.
Raziskovalna skupina je postala prva skupina znanstvenikov, ki je in situ prepoznala in prikazala razvoj specifičnega območja ušesa, ki ga najdemo izključno pri kitih, znanih kot "akustični lijak" (zgoraj: roza stožec), struktura, ki naj bi bila kritična sestavina za boljše razumevanje, kako baleen (spodaj) in zobati kiti (zgoraj) slišijo v svojem vodnem okolju. (Yamato M, Pyenson ND (2015)) Zgodnja faza razvoja ušes pri plodovih je vzporedna z evolucijsko razhajajo kitovcev od njihovih kopenskih prednikov. In kar je še pomembneje, razhajanje obeh skupin med seboj. Akustični lijak se sprva razvije podobno pri vseh kitovcih. Potem, ko se plodovi obeh skupin razvijejo, spremenijo orientacijo in obliko v možganih, posnemajo evolucijski proces.
"Želimo, da bi lahko izsledili vse strukture znotraj ušesa." Pravi Yamato. "Pri zgodnjih plodovih opazimo značilne strukture sesalcev. So bolj podobni vsem sesalcem - kopenskim sesalcem. S to neinvazivno metodo preučevanja teh redkih primerkov lahko opazimo, kako se ti tipični sestavni deli kopenskih sesalcev preuredijo v ušesa sodobnih kitov. "
Te vrste informacij je težko dobiti. Starodavni zarodi se v zapisu fosilov ne ohranjajo dobro. Pyenson pravi, da obstaja le en znani fosilizirani primerek nerojenega kita. Preučevanje teh zgodovinskih primerkov, ki so vključevali 15 različnih vrst zobatih in balenih kitov, je bilo kot odpiranje zakladnice podatkov. Zdaj, ko so pregledi na voljo znanstveni skupnosti, jih drugi znanstveniki že začnejo uporabljati za preučevanje drugih značilnosti razvoja kitov.
"Kako rastemo, zlasti v maternici, nam veliko pove, kako smo se razvijali, " pravi Pyenson. "Torej, če pogledamo podatke o plodu, lahko dobimo veliko odgovorov glede razvoja živali."
"Ta vrsta študije pomaga prikazati neverjetno raznolikost in prilagoditev življenja na Zemlji, " dodaja Yamato. "Čeprav vsi izhajamo iz istega prednika, imamo različne strategije ravnanja z zelo različnimi okolji."
