Evoluutiobiologeille valaankorvat ovat outo ja kiehtova arvoitus. Opiskelemalla niitä kehittyessään kohdussa, voimme auttaa meitä ymmärtämään kuinka ne kehittyivät. Mutta valaan sikiöiden kerääminen on nykyään poissuljettua, koska valaiden metsästys on laitonta, ja tutkijoiden on luottava naruihin, jotka eivät usein osoita raskaana olevia naaraita.
Asiaan liittyvä sisältö
- Varhaisin Baleen valaat kirjaimellisesti imetään
- Mitä kuollut sinivalas voi opettaa meille elämästä merellä ja itsestämme
- Kuinka kaksi laser-cowboyä pelasti päivän
- Kulissien takana kuraattori Nick Pyenson: Uusi fossiilinen valas
Joten kun Smithsonian tutkija Maya Yamato sai ensimmäisen kerran tietää kansallisesta luonnonhistoriallisesta museosta 56 alkoholivarastoon säilöttyä valaan sikiötä, hän avasi ne museon CT-skannauslaboratorioon. "Emme koskaan saa tällaista materiaalia uudestaan", Yamato sanoo, "Koska ne ovat niin arvokkaita ja harvinaisia, niitä ei ole toivottavaa leikata."
Yamato, fossiilisten merinisäkkäiden kuraattorin Nicholas Pyensonin kanssa työskentelevä tutkijatohtori, halusi saada paremman kuvan siitä, kuinka korvat kehittyivät valaan sikiöissä. Kokoelmaan kuuluu noin 100-vuotiaita yksilöitä, joista suurin osa on peräisin 1900-luvun alkupuolelta ja puolivälistä, jolloin kaupallinen valaanpyyntitoiminta kukoisti. Kansainvälinen valaanpyyntikomissio kielsi vuonna 1986 valaiden metsästyksen, ja vaikka jotkut kokoelman yksilöistä ovat peräisin sivusaaliista ja nauhoituksista, monet niistä liittyvät aikaisemman aikakauden valaiden metsästykseen.
"Ne ovat ainutlaatuisia, koska on lajeja, joita kukaan ei voi enää koskaan kerätä", Pyenson sanoo. "Joissain tapauksissa joko niitä olosuhteita, joissa ne on kerätty, ei voida toistaa tai organismeja ei ole luonnossa."
Koska minkään näytteen leikkaaminen tai minkäänlaisen invasiivisen tutkimuksen suorittaminen ei ollut vaihtoehto, Yamato käytti ei-invasiivista CT-tekniikkaa tarkkailemaan valaiden kallojen erittäin herkkiä piirteitä. Yamaton työn tulokset näkyvät tänään uudessa tutkimuksessa PLOS ONE -lehdessä. Yamaton löytämä auttaa vahvistamaan sen, mitä fossiilinen ennätys kertoo siitä, kuinka valaat muuttivat dramaattisesti maasta merelle ja kuinka valaanperheet kehittyivät edelleen erilaisissa fyysisissä ominaisuuksissa mukautuakseen erilaisiin elämäntapoihin vedenalaisessa ympäristössä.
Maya Yamato (oikealla) ja kollega leikkasivat kuolleen hukkavalaan päätä Chesapeaken lahdella tutkimaan korviin liittyvää pehmytkudosta. (Virginia Aquariumin Stranding Response -ohjelma) Valaat on kehittynyt kahteen erilliseen ryhmään: hampailla ja baleenilla - keratiinista valmistettu harjasta seulamainen rakenne. Hammasvalaat, kuten siittiövalat, orkat ja delfiinit, metsästävät ja saavat saaliin hammasleukoissaan, mutta baleenivaalit, kuten kumppakat, blues- ja keulavalaat, syövät vettä ja suodattavat sen baleeninsa kautta loukkuun pienten kalojen ja krillin varalta.
He eivät vain ruoki täysin eri tavoin, mutta myös kaksi valaiden ryhmää kuulevat myös eri tavalla. Ryhmät käsittelevät ääntä taajuusasteikon äärimmäisissä vastakkaisissa päissä nisäkkäiden kuuloon. Baleenvalaat käyttävät erittäin matalataajuisia ääniä kommunikoidakseen pitkiä matkoja. He kuulevat ja laulavat käyttämällä taajuuksia, jotka ovat pienempiä kuin minkä tahansa maa-nisäkkään, jopa norsujen.
Hammasvalaat sitä vastoin kuulevat ja tuottavat ääniä taajuuksilla, jotka ovat korkeammat kuin pieni ruskea lepakko, korkeimman tien nisäkäs. Hammasvalaat luottavat tähän kykyyn paikannaiseen navigointiin ja saaliin löytämiseen.
Yamato ja Pyenson pystyivät jäljittämään näiden kahden hyvin erilaisen valaan tyypin kehitystä käyttämällä sikiönvalaskokoelman CT-skannauksia. "Jos Smithsonianilla ei olisi CT-skanneria eikä sillä olisi maailman suurinta merinisäkäskokoelmaa, tätä tutkimusta ei todennäköisesti olisi tapahtunut", Yamato sanoi.
Hän ja Pyenson ovat ensimmäiset tutkijat, jotka ovat tunnistaneet kehittelevän ”akustisen suppilon” sikiönäytteen korvissa. Valaiden korvat ovat täysin sisäisiä. Ne luottavat rasvakudokseen, joka liittyy kartion muotoiseen akustiseen suppiloon, jota esiintyy vain valaissa. Sitä, kuinka he toimivat, ei vielä ymmärretä täysin. Kaikissa hammasvalaissa akustinen suppilo on suunnattu eteenpäin, mutta joissain baleenvalaissa suppilo on suunnattu pään sivua kohti.
Tutkimusryhmästä tuli ensimmäinen tutkijaryhmä, joka tunnisti ja kuvaa paikalla korvan tietyn alueen kehityksen, joka löytyy yksinomaan ”akustisesta suppilosta” kutsuteista valaista (yllä: vaaleanpunainen kartio), rakenteen, jonka ajatellaan olevan kriittinen komponentti ymmärtää paremmin kuinka baleenit (pohja) ja hammasvalaat (yläosa) kuulevat vesiympäristössään. (Yamato M, Pyenson ND (2015)) Sikiöiden korvakehityksen varhaiset vaiheet ovat yhdenmukaisia valaiden evoluutioeron kanssa maansa esi-isistä. Ja mikä vielä tärkeämpää, kahden ryhmän erottelu toisistaan. Akustinen suppilo kehittyy aluksi samalla tavalla kaikissa valaissa. Sitten myöhemmin, kun kahden ryhmän sikiöt kehittyvät, se muuttaa suuntaa ja muotoa aivoissa jäljittelemällä evoluutioprosessia.
"Haluamme pystyä jäljittämään kaikki korvan sisäiset rakenteet." Yamato sanoo. ”Varhaisissa sikiöissä näemme tyypilliset nisäkäsrakenteet. Ne ovat samankaltaisempia kuin kaikki muut nisäkkäät - maa-nisäkkäät. Tällä ei-invasiivisella menetelmällä tutkia näitä harvinaisia näytteitä, pystymme tarkkailemaan, kuinka nuo tyypilliset maa-nisäkkäiden aineosat järjestetään uudelleen muodostamaan nykyaikaisten valaiden korvat.
Tällaista tietoa on vaikea saada. Muinaiset sikiöt eivät säilytä hyvin fossiilitietoja. Pyensonin mukaan syntymätöntä valasta on vain yksi tunnettu fossiilisoitu näyte. Joten näiden historiallisten yksilöiden, jotka sisälsivät 15 erilaista sekä hammas- että paaluvalasta, tutkiminen oli kuin aarteetietokannan avaaminen. Nyt kun skannaukset ovat tiedeyhteisön saatavilla, muut tutkijat ovat jo alkaneet käyttää niitä valaiden kehityksen muiden piirteiden tutkimiseen.
"Se, kuinka kasvaa, etenkin kohdulla, kertoo meille paljon siitä, kuinka olemme kehittyneet", Pyenson sanoo. "Joten sikiötietojen tarkasteleminen voi antaa meille paljon vastauksia sen suhteen, miten eläin kehittyy."
"Tällainen tutkimus auttaa havainnollistamaan elämän uskomatonta monimuotoisuutta ja sopeutumista maan päällä", Yamato lisää. "Vaikka olemme kaikki lähtöisin samasta esi-isästä, meillä on erilaiset strategiat käsitellä hyvin erilaisia ympäristöjä."
