Расшифрованы генетические секреты поведения и эволюции птиц

Почти 30 лет полевых исследований в сочетании с передовыми технологиями позволили получить важные генетические данные, недавно опубликованные в журнале Current Biology и отмеченные в Science Magazine.

Профессор биологии Университета штата Индиана Элейна Таттл и профессор Расти Гонсер 27 лет изучали белогорлых зонотрихий на озере Крэнберри в Нью-Йорке. Их работа позволила лучше понять суперген этих птиц, его деградацию и эволюцию вида.

У белогорлого зонотрихии есть две морфы — коричневая и белая, — различающиеся окраской и поведением из-за хромосомной инверсии.

"Это большой участок второй хромосомы, который перевернут. Он действует как суперген и предотвращает рекомбинацию. Он связывает гены, поэтому они не меняются из поколения в поколение", — пояснила Таттл.

С такими супергенами полезные признаки передаются потомству вместе и никогда не разделяются. Однако суперген также может накапливать вредные комбинации генов.

Секвенирование генома показало, что у белой морфы суперген деградирует.

"Мало того, что белый суперген деградирует, он тянет за собой и коричневый. Это называется очищающим отбором — он избавляется от всех плохих комбинаций. Останутся только хорошие комбинации", — сказала Таттл.

Эти выводы имеют важные параллели с половыми хромосомами человека (X и Y).

Исследование также раскрыло ключевые моменты эволюции птиц: белая морфа является более новой, а коричневая — предковой формой. Анализ показал, что, вероятно, давно произошла гибридизация с ныне существующим или вымершим видом.

Морфы спариваются с противоположной (коричневый самец с белой самкой и наоборот), что поддерживает здоровье вида.

"Мы смогли показать, что когда белая пара образуется с белой, это наносит ущерб. У них возникают генетические проблемы. У них также повышается промискуитет — они не так счастливы вместе. Спариваться с противоположной морфой действительно выгодно", — отметила Таттл.

Уникальность работы в интеграции геномных данных с почти 30-летними полевыми наблюдениями.

"Мы можем вернуться в прошлое и провести геномный анализ образцов 1988 года, чтобы увидеть, как гены меняются со временем. Это очень богатая база данных", — сказала Таттл.

Данные теперь находятся в общедоступной базе, что открывает возможности для новых исследований, включая эпигенетику (изучение включения/выключения генов, например, под воздействием стресса).

Исследование, в котором участвовали многочисленные студенты и аспиранты, станет основой для будущей работы.

"Это, вероятно, моя вершина. Обнаружение поведенческого полиморфизма было началом моей карьеры с этими воробьями. Это большой поворотный пункт", — заключила Таттл.