Расшифрован геном зебровой амадины: ключи к разгадке обучения речи
Международная группа учёных под руководством Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе расшифровала геном певчей птицы — австралийской зебровой амадины. Исследование, опубликованное 1 апреля в журнале Nature, раскрывает генетические основы и эволюцию вокального обучения — способности учиться издавать звуки путём имитации.
Геном и обучение пению
Анализ показал, что значительная часть ДНК птицы активируется при прослушивании и воспроизведении песен. Простые мелодии, длящиеся секунды, основаны на огромной генетической сложности: пение или прослушивание песни активирует сложные сети генов в мозге птицы. Учёные обнаружили, что пение значительно задействует около 800 генов.
Роль некодирующих РНК
Ключевое открытие: многие гены, активируемые пением, не кодируют белки. Вместо этого их ДНК транскрибируется в короткие участки некодирующей РНК, которые контролируют экспрессию других генов в мозге, связанных с вокальной коммуникацией. Среди генов, подавляемых сразу после прослушивания новой песни, две трети — это некодирующие РНК. Учёные предполагают, что эти молекулы могут быть движущей силой эволюции вокального обучения у сложных организмов.
Модель для изучения речи человека
Зебровые амадины учатся петь предсказуемым образом, слушая отцов, и многие их гены консервативны у людей. Это делает птиц важной моделью для понимания того, как люди учатся языку. Исследование закладывает основу для выявления генетических и молекулярных причин речевых расстройств, связанных с аутизмом, инсультом, заиканием и болезнью Паркинсона.
Сравнение с курицей
Зебровая амадина — лишь вторая птица с расшифрованным геномом после курицы (оба генома секвенированы в Вашингтонском университете). Их геномы компактны (~1 млрд пар оснований против 2.8 млрд у человека), но есть ключевые различия, объясняющие способность к вокальному обучению:
- Ускоренная эволюция генов ионных каналов в мозге амадины.
- Особенности экспрессии генов на мужских половых хромосомах.
- Дупликации генов, создавшие новые варианты нейробиологически важных генов.
Интересно, что оба вида птиц утратили ген нейронального белка синапсина 1, связанного с шизофренией и судорогами у людей. Этот ген есть у всех других секвенированных животных, включая крокодила — эволюционного «сестринского» вида птиц.
Перспективы
В ближайших планах — секвенирование генома попугая, что позволит провести дальнейшие сравнительные исследования. Учёные подчёркивают, что полная картина эволюции вокального обучения ещё не собрана, и наличие полного генома зебровой амадины открывает для этого новые возможности.
