Μελέτη αποκαλύπτει νέες ενδείξεις για το πώς οι φάλαινες και τα δελφίνια άρχισαν να χρησιμοποιούν την ηχοεντοπισμό

Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Ποικιλία παρέχει νέα εικόνα για το πώς οι οδοντωτές φάλαινες και τα δελφίνια έφτασαν να περιηγηθούν στον υποβρύχιο κόσμο χρησιμοποιώντας ηχητικά κύματα.

Οι φάλαινες και τα δελφίνια, που δεν έχουν εξωτερικά αυτιά, βασίζονται σε μια τεχνική που ονομάζεται echolocation για να πλοηγούνται και να κυνηγούν στο σκοτάδι. Σαν να ουρλιάζουν και να ακούν ηχώ, αυτά τα ζώα κάνουν ήχους υψηλής έντασης που αναπηδούν και αντανακλούν αντικείμενα, επιτρέποντάς τους να χαρτογραφήσουν το περιβάλλον τους.

Τα κρανία και οι μαλακοί ιστοί τους κοντά και εντός του αεραγωγού είναι ασύμμετροι, πράγμα που σημαίνει ότι μια δομή στη μία πλευρά είναι μεγαλύτερη ή με διαφορετικό σχήμα από την αντίστοιχη στην άλλη πλευρά. Αυτή η «ανισορροπία» επιτρέπει την παραγωγή ήχου. Ταυτόχρονα, μια γεμάτη λίπος κάτω γνάθος οδηγεί τα ηχητικά κύματα προς το εσωτερικό αυτί, επιτρέποντας στα ζώα να εντοπίσουν από πού προέρχονται οι ήχοι (κατευθυντική ακοή).

Ωστόσο, το πώς οι φάλαινες και τα δελφίνια ανέπτυξαν αυτό το εξελιγμένο «ενσωματωμένο σόναρ» δεν είναι πλήρως κατανοητό.

Τώρα, η έρευνα που συνυπογράφουν ο Jonathan Geisler, Ph.D., καθηγητής και πρόεδρος ανατομίας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Νέας Υόρκης, και ο πρώτος συγγραφέας Robert Boessenecker, Ph.D., παλαιοντολόγος και ερευνητικός συνεργάτης στο Μουσείο παλαιοντολογίας από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. , παρέχει βασικές ενδείξεις.

Οι ερευνητές ανέλυσαν μια μεγάλη συλλογή απολιθωμάτων συμπεριλαμβανομένων δύο αρχαίων ειδών δελφινιών στο γένος Xenorophus, ένα από τα οποία είναι νέο στην επιστήμη. Αυτά τα είδη συγκαταλέγονται στα πρωτόγονα μέλη των Odontocetes, της υποκατηγορίας των θαλάσσιων θηλαστικών που περιλαμβάνει όλες τις ζωντανές φάλαινες και τα δελφίνια.

Ο Ξενόροφος ήταν ένα μεγάλο πλάσμα μήκους περίπου τριών μέτρων που κολύμπησε στα νερά της ανατολικής Βόρειας Αμερικής πριν από 25 με 30 εκατομμύρια χρόνια και πιθανώς τρεφόταν με ψάρια, καρχαρίες, θαλάσσιες χελώνες, θάλασσα και μικρά θαλάσσια θηλαστικά. Εξωτερικά, έμοιαζε με τα σύγχρονα δελφίνια, αλλά είχε πολλά αλληλοσυνδεόμενα δόντια σε σχήμα γομφίου, σαν ένα προγονικό θηλαστικό της ξηράς.

Παρόμοια με τους σημερινούς οδοντοκήτες, ο Ξενόροφος είχε ασυμμετρία γύρω από τον αεραγωγό, αν και όχι τόσο έντονη όσο οι ζωντανοί συγγενείς του. Σημειωτέον, παρουσίαζε επίσης ευδιάκριτη συστροφή και μετατόπιση του ρύγχους αρκετές μοίρες προς τα αριστερά. Προηγούμενες μελέτες σε άλλες αρχαίες φάλαινες (αρχαιοκήτες) υποδεικνύουν ότι αυτή η «καμπυλότητα του ρύγχους» μπορεί να σχετίζεται με την ασύμμετρη τοποθέτηση λιπωδών σωμάτων στη γνάθο, αυξάνοντας έτσι τις κατευθυντικές ικανότητες ακοής.

Ωστόσο, ο Ξενόροφος προχώρησε ακόμη παραπέρα. Τα παχιά σώματα της κάτω γνάθου του, τα οποία λειτουργούσαν ως εξωτερικά αυτιά στα χερσαία θηλαστικά, ήταν υπό γωνία, υπερβάλλοντας περαιτέρω την κατευθυντική ακοή. Αυτή η καμπυλότητα του ρύγχους και η κλίση των παχιών σωμάτων μπορεί να είναι παρόμοια με τα ασύμμετρα αυτιά των κουκουβαγιών, τα οποία μπορούν να ανιχνεύσουν την ακριβή θέση του θηράματος με βάση τους θορύβους τους.

Τα νέα στοιχεία υποδηλώνουν ότι ο Ξενόροφος, με λιγότερο έντονη ασυμμετρία κοντά στον αεραγωγό, μπορεί να μην ήταν τόσο ικανός να παράγει ήχους υψηλής έντασης ή να ακούει υψηλές συχνότητες όσο οι ζωντανοί οδοντοκήτες. Ωστόσο, κατάφερε να προσδιορίσει τη θέση των ήχων. Ως εκ τούτου, ο Ξενόροφος πιθανότατα σηματοδότησε μια βασική μετάβαση στην ιστορία του πώς οι φάλαινες και τα δελφίνια άρχισαν να χρησιμοποιούν την ηχοεντοπισμό.

«Αν και αυτή η ασυμμετρία παρατηρείται σε άλλες αρχαίες φάλαινες, ο Ξενόροφος εμφανίζει την ισχυρότερη από οποιαδήποτε φάλαινα, δελφίνι ή φώκαινες, ζωντανές ή εξαφανισμένες», είπε ο Boessenecker. “Επιπλέον, αν και η ασυμμετρία με κέντρο αερισμού στους σημερινούς οδοντοκήτες μπορεί να αποδοθεί στον Ξενόροφο και σε άλλους συγγενείς, η συστροφή και η μετατόπιση του ρύγχους δεν είναι πλέον ορατή σήμερα. Αυτό υποδηλώνει ότι ο Ξενόροφος είναι ένα κρίσιμο κομμάτι του παζλ για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι φάλαινες και τα δελφίνια εξέλιξαν τις ικανότητές τους ηχοεντοπισμού.

Επιπλέον, ενώ πολλοί επιστήμονες επικεντρώνονται στη συμμετρία στη φύση, ο Geisler λέει ότι η νέα τους μελέτη καταδεικνύει τη σημασία της εξέτασης της ασυμμετρίας.

“Η βιολογική συμμετρία, ή ο καθρέφτης των μερών του σώματος σε ανατομικά επίπεδα, είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της εξελικτικής ιστορίας των ζώων και των ανθρώπων. Ωστόσο, η έρευνά μας δείχνει τον σημαντικό ρόλο της ασυμμετρίας στην προσαρμογή σε διαφορετικά περιβάλλοντα, και αυτή η ασυμμετρία θα πρέπει να ληφθεί υπόψη μελέτησε προσεκτικά σε απολιθώματα, αντί να απορριφθεί ως μεμονωμένη παραλλαγή ή να υποτεθεί ότι προκαλείται από γεωλογική παραμόρφωση», λέει.

Σε επόμενο βήμα, οι ερευνητές θα εξετάσουν άλλους οδοντοκήτες και θα αναζητήσουν το πλάγιο ρύγχος. Αυτές οι μελλοντικές μελέτες θα μπορούσαν να βοηθήσουν να καθοριστεί εάν αυτό το χαρακτηριστικό ήταν ευρέως διαδεδομένο.