การสร้างโปรตีนที่มองเห็นได้จากบรรพบุรุษในยุคแรกๆ ของวาฬ แสดงให้เห็นว่าพวกมันเป็นนักดำน้ำใต้ทะเลลึก เทคนิคอันชาญฉลาดนี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจถึงความสามารถของสัตว์ที่สูญพันธุ์อื่น ๆ
แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรู้ว่าสัตว์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วมีพฤติกรรมอย่างไร ไม่มีจูราสสิคพาร์คที่เราสามารถชมพวกมันล่า ผสมพันธุ์ หรือหลบเลี่ยงผู้ล่าได้ แต่เทคนิคที่กำลังพัฒนาคือให้นักวิจัยมีรหัสทางสรีรวิทยาเพื่อถอดรหัสพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์โดยการสร้างและวิเคราะห์โปรตีนของสัตว์ที่สูญพันธุ์ เวทย์มนตร์ระดับโมเลกุลนี้สามารถช่วยให้พวกเขาเข้าใจลักษณะเฉพาะที่ไม่ได้เก็บรักษาไว้ในบันทึกซากดึกดำบรรพ์
ในตัวอย่างล่าสุดของการใช้เทคนิคนี้ นักวิทยาศาสตร์นำโดย Sarah Dungan ซึ่งทำงานเสร็จในขณะที่นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยโตรอนโต (U of T) ในออนแทรีโอได้ฟื้นฟูเม็ดสีที่มองเห็นได้จากบรรพบุรุษที่เก่าแก่ที่สุดของสัตว์จำพวกวาฬบางตัว . งานนี้ทำให้ Dungan และเพื่อนร่วมงานของเธอมีรูปลักษณ์ใหม่ว่าโปรโต-cetaceans จะมีชีวิตอยู่อย่างไรในทันทีหลังเกิดหัวเลี้ยวหัวต่อทางวิวัฒนาการที่สำคัญ: ประมาณ 55 ถึง 35 ล้านปีก่อน เมื่อสัตว์ที่กลายเป็นปลาวาฬและโลมาในที่สุด วิถีชีวิตให้กลับคืนสู่ทะเล
ความหลงใหลในวิวัฒนาการของปลาวาฬของ Dungan เริ่มต้นขึ้นเมื่อเธออายุแปดขวบ เมื่อตอนเป็นเด็ก เธอชอบใช้เวลาอยู่ในน้ำและเรียนรู้เกี่ยวกับชีววิทยาทางทะเล พ่อของเธอเล่าให้เธอฟังว่าบรรพบุรุษของวาฬสมัยใหม่เคยอาศัยอยู่บนบก แนวคิดที่ว่าสัตว์สามารถเปลี่ยนจากการมีชีวิตอยู่โดยปราศจากน้ำเป็นการไม่สามารถอยู่ภายนอกได้ติดอยู่กับตัวเธอ การเรียนรู้เกี่ยวกับวิวัฒนาการของวาฬสมัยใหม่ที่เปลี่ยนผ่านจากมหาสมุทรสู่พื้นดินและกลับมาอีกครั้ง “ทำให้ฉันผิดหวังอย่างสิ้นเชิง” เธอกล่าว “กระดาษคือจุดจบของเรื่องราวที่เริ่มต้นเมื่อตอนที่ฉันยังเด็กจริงๆ”
ในปี 2546นักวิจัยของ U of T ได้บุกเบิกเทคนิคในการประกอบโปรตีนที่มองเห็นได้ของสัตว์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว พวกเขาใช้เทคนิคนี้กับอาณาจักรสัตว์ต่างๆ เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมว่าสัตว์สูญพันธุ์มองเห็นโลกอย่างไร แต่การศึกษาสัตว์จำพวกวาฬที่สูญพันธุ์ไปแล้วนั้นน่าสนใจอย่างยิ่ง เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงจากพื้นดินสู่มหาสมุทรได้เปลี่ยนอาณาจักรการมองเห็นของสัตว์
ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้เปรียบเทียบสารโรดอปซิน (rhodopsin) ซึ่งเป็นเม็ดสีที่มองเห็นได้ซึ่งมีหน้าที่ในการมองเห็นในที่แสงสลัว จากสัตว์ที่จองช่วงการเปลี่ยนผ่านจากผืนดินสู่มหาสมุทร พวกเขามุ่งความสนใจไปที่สัตว์จำพวกวาฬตัวแรกซึ่งมีชีวิตอยู่เมื่อ 35 ล้านปีก่อนและอาจว่ายโดยใช้กล้ามเนื้ออันทรงพลังที่หางของมัน และสัตว์จำพวกวิปโปมอร์ฟตัวแรก (หนึ่งในสัตว์กลุ่มหนึ่งที่รวมถึงสัตว์จำพวกวาฬและฮิปโป) ซึ่งมีชีวิตอยู่เมื่อ 55 ล้านปีก่อน
นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ค้นพบฟอสซิลของสัตว์ทั้งสองชนิดที่สูญพันธุ์ไปแล้ว สำหรับเรื่องนั้นพวกเขาไม่สามารถพูดได้อย่างแม่นยำด้วยซ้ำว่าพวกมันเป็นสายพันธุ์อะไร แต่เทคนิคของ Dungan สามารถสรุปลำดับโปรตีนโบราณได้แม้ว่าจะไม่มีข้อมูลนี้ก็ตาม วิธีการดังกล่าวเป็นไปตามเกล็ดขนมปังวิวัฒนาการที่หลงเหลืออยู่ในโปรตีนของสัตว์สมัยใหม่ เพื่อค้นหาว่ารูปแบบโบราณจะมีลักษณะอย่างไร แม้จะไม่มีกระดูกของสปีชีส์ก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบโปรตีนที่คาดคะเนของวิปโปมอร์ฟตัวแรกกับซีตาเชียนตัวแรก นักวิทยาศาสตร์สามารถรวบรวมความแตกต่างเล็กน้อยในการมองเห็นของพวกมันได้ ความแตกต่างในการมองเห็นเหล่านี้อาจสะท้อนถึงความแตกต่างในพฤติกรรมของสัตว์
Dungan กล่าวว่า “มีเพียงสิ่งเดียวที่คุณสามารถเรียนรู้ได้จากหลักฐานฟอสซิล “แต่ตาเป็นหน้าต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม”
Dungan และทีมของเธอใช้ต้นไม้วิวัฒนาการและโครงสร้าง rhodopsin ที่รู้จักจากสัตว์จำพวกวาฬสมัยใหม่สร้างแบบจำลองเพื่อทำนายสายพันธุ์ของสัตว์โบราณ พวกเขาผลิตเม็ดสีที่มองเห็นได้ในห้องแล็บโดยดัดแปลงพันธุกรรมเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เพาะเลี้ยงและทดสอบแสงที่พวกมันไวต่อแสงมากที่สุด นักวิทยาศาสตร์พบว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิปโปมอร์ฟในสมัยโบราณ สัตว์จำพวกวาฬที่สูญพันธุ์ไปแล้วมีแนวโน้มที่จะไวต่อแสงสีน้ำเงินมากกว่า แสงสีน้ำเงินแทรกซึมลึกลงไปในน้ำมากกว่าสีแดง ดังนั้นผู้อาศัยในทะเลลึกสมัยใหม่ รวมทั้งปลาและสัตว์จำพวกวาฬจึงมีการมองเห็นที่ไวต่อแสงสีน้ำเงิน การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าสัตว์จำพวกวาฬที่สูญพันธุ์ไปแล้วนั้นสบายในทะเลลึก
นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่า rhodopsin รุ่นของสัตว์จำพวกวาฬโบราณปรับตัวเข้ากับความมืดได้อย่างรวดเร็ว ตาของสัตว์จำพวกวาฬสมัยใหม่ปรับเข้ากับแสงสลัวได้อย่างรวดเร็ว ช่วยให้พวกมันเคลื่อนที่ไปมาระหว่างพื้นผิวสว่างที่มันหายใจกับส่วนลึกมืดที่มันกินอาหาร การค้นพบนี้เป็น “สิ่งที่ปิดผนึกข้อตกลงอย่างแท้จริง” Dungan กล่าว
จากการค้นพบนี้ นักวิทยาศาสตร์คิดว่าสัตว์จำพวกวาฬในยุคแรกๆ นั้นน่าจะบินไปยังเขตพลบค่ำของมหาสมุทรระหว่าง200 ถึง 1,000 เมตร สายตามีความสำคัญในระหว่างการดำน้ำ สัตว์จำพวกวาฬโบราณไม่สามารถระบุตำแหน่งได้เหมือนโลมา ดังนั้นพวกมันจึงอาศัยการมองเห็นมากขึ้น
การค้นพบนี้น่าประหลาดใจ ลอเรียน ชไวเกิร์ต นักประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนาวิลมิงตัน ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ กล่าว เธอคิดว่าสัตว์จำพวกวาฬตัวแรกน่าจะอยู่ใกล้ผิวน้ำ “เริ่มจากด้านล่าง ตอนนี้เราอยู่ที่นี่แล้ว” เธอพูดติดตลกพาดพิงถึงเพลงฮิตของ Drake
Schweikert กล่าวว่าการศึกษาสรีรวิทยาของดวงตาเป็นวิธีที่น่าเชื่อถือในการอนุมานนิเวศวิทยาของสัตว์ เนื่องจากโปรตีนที่มองเห็นจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อเวลาผ่านไป การเปลี่ยนแปลงที่หายากมักจะสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม
