Pentru biologii evolutivi, urechile de balenă sunt o enigmă ciudată și fascinantă. Studierea lor pe măsură ce se dezvoltă în pântece ne poate ajuta să înțelegem cum au evoluat. Însă colectarea fetusului de balenă este astăzi în afara problemei, deoarece vânătoarea balenelor este ilegală, iar oamenii de știință trebuie să se bazeze pe șuvițe, care nu apar de cele mai multe ori cu femei însărcinate.
Continut Asemanator
- Cele mai vechi balene balenice au reușit literalmente
- Ce ne poate învăța o balenă albastră moartă despre viața în ocean și despre noi
- Cum au salvat ziua a doua cowboy laser
- În spatele scenei cu curatorul Nick Pyenson: o nouă balenă fosilă
Așa că, atunci când cercetătorul Smithsonian, Maya Yamato, a aflat prima oară despre o colecție de 56 de fături de balene conservate în alcool la Muzeul Național de Istorie Naturală, le-a aruncat în laboratorul de scanare CT a muzeului. „Nu vom primi niciodată acest tip de materiale din nou, ” spune Yamato, „Deoarece sunt atât de valoroase și rare, nu este de dorit să le disecăm.”
Yamato, un coleg postdoctoral care lucrează cu curatorul mamiferelor marine fosile, Nicholas Pyenson, a dorit să arunce o privire mai bună asupra modului în care se dezvoltă urechile la făturile balenelor. Colecția include câteva exemplare vechi de 100 de ani, cu cele mai multe datează dintr-o perioadă de la începutul și jumătatea secolului XX, când operațiunile comerciale de vânătoare au prosperat. În 1986, vânătoarea de balene a fost interzisă de Comisia Internațională de Balenă și, deși unele dintre exemplarele din colecție provin din capturile accidentale și de la sâmburi, multe sunt asociate cu vânătoarea de balene dintr-o epocă anterioară.
"Sunt unici pentru că există specii pe care nimeni nu le va mai putea colecta din nou", spune Pyenson. „În unele cazuri, fie circumstanțele în care au fost colectate nu pot fi replicate, fie organismele nu sunt acolo în sălbăticie.”
Deoarece disecția oricăruia dintre exemplare sau efectuarea oricărui fel de examinare invazivă nu a fost o opțiune, Yamato a utilizat tehnologia CT non-invazivă pentru a inspecta caracteristicile foarte delicate din craniile balenelor. Rezultatele lucrărilor lui Yamato apar astăzi într-un nou studiu în revista PLOS ONE . Ceea ce a găsit Yamato ajută la confirmarea a ceea ce spune înregistrarea fosilă despre modul în care balenele au făcut trecerea dramatică de la pământ la mare și modul în care familiile de balene au continuat să evolueze caracteristici fizice divergente pentru a se adapta diferitelor moduri de viață în mediul subacvatic.
Maya Yamato (dreapta) și un coleg disec capul unei balene decupate cu finete în Golful Chesapeake pentru a examina țesutul moale asociat cu urechile. (Programul de răspuns al acvariului din Virginia Aquarium) Cetaceele au evoluat în două grupuri distincte: cele cu dinți și cele cu balotă - o structură asemănătoare cu sită formată din keratină. Balenele dințate, cum ar fi spermatozoizii, orcele și delfinii vânează și prind prada în fălcile lor dințate, dar balenele balene, cum ar fi cocoașele, albastrii și balenele cu arcuri gâlfesc apă și o filtrează prin baleenul lor pentru a prinde peștii mici și krill.
Nu numai că se hrănesc în moduri complet diferite, dar și cele două grupuri de balene aud diferit. Grupurile procesează sunetul la capetele extreme opuse ale scării de frecvență pentru auzul mamiferelor. Balenele Baleen folosesc sunete de frecvență ultra-joasă pentru a comunica pe distanțe lungi. Ei aud și vocalizează folosind frecvențe mai mici decât cele folosite de orice mamifer terestru, chiar elefanți.
Balenele dințate, pe de altă parte, aud și produc sunete în frecvențe mai mari decât liliacul maroniu, cel mai înalt pământ mamifer. Balenele dințate se bazează pe acea abilitate pentru ecolocarea de a naviga și de a găsi prada.
Folosind scanările CT ale colecției de balene fetale, Yamato și Pyenson au putut urmări dezvoltarea acestor două tipuri foarte diferite de balene. „Dacă Smithsonian nu ar avea un tomograf și nu ar avea cea mai mare colecție de mamifere marine din lume, acest studiu probabil nu s-ar fi întâmplat”, a spus Yamato.
Ea și Pyenson sunt primii oameni de știință care au identificat „pâlnia acustică” în curs de dezvoltare în urechile unui exemplar fetal. Urechile de balenă sunt în întregime interne. Se bazează pe țesutul gras asociat cu pâlnia acustică în formă de con, care se găsește doar în balene. Exact modul în care funcționează nu este încă pe deplin înțeles. În toate balenele dințate, pâlnia acustică este orientată spre față, dar în unele balene balene, pâlnia este orientată spre partea capului.
Echipa de cercetare a devenit primul grup de oameni de știință care au identificat și înfățișat in situ dezvoltarea unei zone specifice a urechii găsite exclusiv în balene cunoscute sub numele de „pâlnie acustică” (mai sus: con roz), o structură considerată a fi o componentă critică. pentru a înțelege mai bine cum aud balenele (de jos) și balenele dințate (de sus) în mediile lor acvatice. (Yamato M, Pyenson ND (2015)) Primele etape ale dezvoltării urechii la fături sunt paralele cu divergența evolutivă a cetacelor față de strămoșii lor din țară. Și, chiar mai important, divergența celor două grupuri unul de la altul. Pâlnia acustică se dezvoltă similar, la început, la toate cetaceele. Apoi, pe măsură ce fetele celor două grupuri se dezvoltă, schimbă orientarea și forma în creier, imitând procesul evolutiv.
„Vrem să putem urmări toate structurile din ureche”, spune Yamato. „La fături timpurii, vedem structurile tipice de mamifere. Sunt mai asemănătoare cu toate celelalte mamifere - cu mamiferele. Cu această metodă non-invazivă de a studia aceste exemplare rare, suntem în măsură să observăm cum acele ingrediente tipice de mamifere terestre sunt rearanjate pentru a forma urechile balenelor moderne. "
Acest tip de informații este greu de obținut. Făturile antice nu se păstrează bine în evidența fosilelor. Pyenson spune că există doar un exemplar cunoscut fosilizat al unei balene nenăscute. Așadar, examinarea acestor exemplare istorice care includeau 15 specii diferite atât de balene dințate, cât și de balene, a fost ca și cum ai deschide un tezaur de date. Acum, când scanările sunt disponibile pentru comunitatea științifică, alți oameni de știință încep deja să le folosească pentru a studia alte caracteristici ale dezvoltării balenei.
„Cum creștem, în special în utero, ne spune multe despre cum am evoluat”, spune Pyenson. „Deci, privirea datelor fetale ne poate oferi o mulțime de răspunsuri în ceea ce privește modul în care se dezvoltă un animal.”
„Acest tip de studiu ajută la ilustrarea incredibilă diversitate și adaptare a vieții pe Pământ”, adaugă Yamato. „Deși cu toții am coborât din același strămoș, avem strategii diferite pentru a face față mediilor foarte diferite.”
