داستان تکامل جانورانی که از خشکی به آب برگشتند

ژن‌های دست‌نخوره مرتبط با بویایی. روی خشکی، بوها در هوا منتشر می‌شوند و به حیوانات کمک می‌کنند تا از شکارچیان دوری کنند و غذا پیدا کنند. این وضعیت در آب وجود ندارد و مطالعات نشان می‌دهند که در آب‌بازسانان حس بویایی تا حدود زیادی کاهش پیدا می‌کند. تجزیه‌و‌تحلیل ژنوم دلفین، نهنگ مینکی جنوبگان و گاو (خویشاوندان بسیار نزدیک آب‌بازسانان) نشان می‌دهد که آب‌بازسانان در مقایسه با گاو، ژن‌های گیرنده بویایی (OR) دست‌نخوره بسیار کمتری دارند که توانایی بویایی پستانداران را کنترل می‌کنند.

احتمالاً این گیرنده‌ها برای آب‌بازسانان فایده‌ای نداشتند، بنابراین آن‌ها را از دست دادند.این امر با تغییر در آناتومی آن‌ها همراه بود. نهنگان بی‌دندان مانند نهنگ گوژپشت ساختارهای بویایی بسیار ساده‌تری دارند و نهنگ‌های دندان‌دار مانند اُرکاها اصلاً چنین ساختاری را ندارند.

به‌نظر می‌رسد که اگر غذای خود را به‌طور کامل قورت دهید، طعم چندان مفید نباشد. آب‌بازسانان دیگر ژنی برای حس کردن طعم ترش، شیرین، اومامی یا بیشتر طعم‌های تلخ ندارند. البته آن‌ها تنها موجوداتی نیستند که چنین تجربه‌ی بی‌مزه‌ای از غذاهای دریایی دارند. سایر پستانداران دریایی و حتی غیرپستاندارانی که به آب برگشتند، نیز تلفات ژنتیکی مشابهی را تجربه کردند. پنگوئن‌ها نسبت‌به سایر پرندگان آبی، تعداد کمتری ژن‌های گیرنده بویایی دست‌نخورده دارند و ژن‌های گیرنده چشایی آن‌ها نشان می‌دهد که آن‌ها توانایی حس طعم شیرین، تلخ و اومامی را از دست داده‌اند و فقط طعم ترش و شوری را حس می‌کنند.

تاکوشی کیشیدا، متخصص ژنتیک تکاملی در موزه تاریخ طبیعی و محیط زیست در شیزوئوکا ژاپن حتی دریافته است که مارهای دریایی وقتی دوباره به آب برگشتند، چندین ژن گیرنده بویایی را از دست دادند.

در اعماق آب، نه تنهایی راهی برای بوییدن وجود ندارد، بلکه این محیط تاریک هم است. بنابراین، عجیب نیست که برخی از ژن‌های بینایی آب‌بازسانان نیز تغییر کرده باشد. بیشتر چشم‌های پستانداران دارای حسگرهایی به نام سلول‌های استوانه‌ای برای دید در نور کم و بدون رنگ است و همچنین دو نوع سلول مخروطی یکی برای نور سبز و دیگری برای نور آبی دارند (انسان‌ها سلول مخروطی برای نور قرمز را نیز دارند).

همان‌طور که آب‌بازسانان تکامل پیدا کردند، ژن حسگرهای استوانه‌ای تغییر پیدا کرد تا به نور آبی حساس‌تر شود که برای دید در آبی تیره اعماق دریا عالی است. سپس در چندین مورد، حیوانات یک یا هر دو سلول مخروطی خود را از دست دادند. برخی از آب‌بازسانان مانند نهنگ بلوگا و ارکاها هنوز مخروط‌های آبی را حفظ کرده‌اند. برخی دیگر مانند نهنگ‌های عنبر هیچ‌یک از مخروطی‌ها را ندارند، بنابراین دید کاملاً تک‌رنگ دارند.

مطالعه نهنگ‌ها و خویشاوندان آن‌ها در آزمایشگاه بسیار دشوار است، اما تکنیک‌های مولکولی پیشرفته به دانشمندان اجازه می‌دهد تا انواع سوالات و پاسخ‌های مرتبط با آب‌بازسانان را طرح و بررسی کنند. نمونه‌های زیستی که شامل مواد ژنتیکی و مولکول‌های دیگری مانند پروتئین‌ها می‌شود، را می‌توان از منابع مختلفی جمع‌آوری کرد.

دانشمندان می‌دانند که تازه شروع به بررسی اعماق ژنتیکی تکامل آب‌بازسانان کرده‌اند. اکنون با ده‌ها ژنوم آب‌بازسانان که برای مطالعه دردسترس قرار دارد و با روش‌های تحلیلی جدیدی که درحال توسعه است، آن‌ها آماده هستند تا این انتقال آبزی را همراه با سایر لحظات هیجان‌انگیز در تاریخ تکاملی آب‌بازسانان بیشتر بررسی کنند.

برای مثال، فقط دلفین‌ها سوالات زیادی ایجاد می‌کنند: آن‌ها چگونه تا این حد گوناگونی پیدا کردند؟ دلفین‌ها تقریباً نیمی از کل گونه‌های آب‌بازسانان امروزی را تشکیل می‌دهند. آن‌ها و سایر نهنگ‌های دندان‌دار چگونه توانستند مهارت موقعیت‌یابی پژواکی (پیمایش در اقیانوس ازطریق صدا) را به دست آورند؟ و چگونه مغز دلفین‌ها تا اندازه‌ای بزرگ شد که نسبت مغز به بدن آن‌ها با کپی‌های بزرگ برابری می‌کند؟ کیشیدا می‌گوید: «بیشتر مسائل مهم هنوز حل نشده است.»