На протяжении более 250 миллионов лет наземные животные, обладающие четырьмя конечностями, многократно завоевывали просторы мирового океана. Плезиозавры, пингвины, морские черепахи, ведущие свой род от разных групп наземных позвоночных, в процессе конвергенции (независимого развития сходных признаков у разных групп организмов, часто в разные исторические эпохи, к сходным условиям среды обитания) прекрасно обживалась в водных просторах.

В новой научной работе группа ученых Смитсоновского института, синтезировав накопленные в течение десятилетий материалы научных открытий, создала модели эволюционных преобразований, которые прошли киты, дельфины, тюлени и другие виды на пути от суши к морю.
Основываясь на недавних выдающихся достижениях науки, они предлагают взглянуть с различных точек зрения на то, как жизнь в океане реагировала на изменения в окружающей среде на протяжении длительного времени.
В работе также освещается вопрос того, как эволюционная история доводит до нас свое понимание воздействия человеческой деятельности на морских обитателей в наши дни.

Морские четвероногие представляют собой группу живущих и вымерших видов млекопитающих, рептилий, земноводных и птиц.
Как водные хищники, все они играют или играли решающую роль в морских экосистемах. Многочисленные перемещения с земли в море дали толчок инновациям, конвергенции и диверсификации на фоне изменяющихся морских экосистем и массовых вымираний, например в Триасовом периоде. Этим они обеспечили идеальные модели для проверки гипотез эволюции видов в течение длительного времени.
Сегодня современные морские четвероногие не в силах противостоять пагубной деятельности человека: изменению климата, ухудшению среды обитания, кораблекрушениям, подводному шуму.

«Из накопленных данных по окаменелым остаткам нам известно, что предыдущие глубокие изменения в океанах были важными поворотными моментами в эволюционной истории морских видов» — говорит Нейл Келли, исследователь в Национальном музее естественной истории и ведущий автор научной работы: «Сегодня океаны продолжают меняться в основном из-за деятельности человека. Наша работа объясняет с точки зрения эволюции, как живущие виды морских хищников будут эволюционировать и приспосабливаться к жизни в эпоху Антропоцена».

Анализ данных, накопленных по окаменелостям, дал возможность взглянуть изнутри на особенности эволюции, обеспечившие четвероногим процветание в море.

В некоторых случаях представители разных родов, адаптировавшихся к подводной жизни, в процессе эволюции формировали анатомически схожую форму тела.
Например, современные дельфины и исчезнувшие морские рептилии-ихтиозавры произошли от разных наземных видов, но в процессе конвергенции независимо друг от друга приобрели невероятно сходное строение тела, хотя их разделяет период времени, превышающий 50 миллионов лет. Многократная трансформация лап для передвижения по суше в плавники является еще одним классическим примером конвергентной эволюции.
Животные от тюленей до мозазавров независимо друг от друга развили хорошо организованные передние конечности в процессе перехода от жизни на земле к жизни в океане, что позволило им передвигаться в воде быстро и эффективно. Возможно, такое превращение было достигнуто при помощи параллельных изменений на геномном уровне.

Что же касается таких глубоководных ныряльщиков, как клюворылые киты и тюлени, то в результате независимого эволюционного развития их мышцы наполнились богатыми кислородом белками, или миоглобинами, позволяющими им находиться под водой длительное время.

Ученые обнаружили также идентичные генетические последовательности у различных морских видов животных: китов, тюленей, моржей.

Являются ли эти невидимые молекулярные сходства причиной более масштабных моделей конвергентной эволюции, или же конвергенция анатомии идет по различным генетическим путям в различных группах, пока остается загадкой, к решению которой можно будет приступить, когда геномные последовательности будут выявлены у большего числа видов.

Не всякая адаптация, отмеченная у морских четвероногих, может быть применена в конвергентной эволюции.

Например, когда усатые киты в процессе эволюции переместились под воду, у них развилась уникальная система фильтрации, в основу которой были положены не зубы, а роговые пластины. В противовес им, зубатые киты в процессе эволюции научились вылавливать жертву, издавая крики и используя эхолокацию, с помощью которой они обрабатывают эхо различных звуков и обнаруживают предметы в воде.

Ученые надеются, что это всеобъемлющее обозрение положит начало будущему сотрудничеству представителей различных областей науки и приведет к новым открытиям в эволюционной биологии и палеонтологии, к рациональному использованию морского пространства.

По материалам издания sciencedaily.com