Любопытство цихлид способствует биоразнообразию: как исследовательское поведение помогает экологической адаптации
Цихлиды демонстрируют разную степень любопытства. Причина этого кроется в их генах, как сообщают исследователи из Базельского университета в журнале Science. Эта черта влияет на способность цихлид адаптироваться к новым местообитаниям.
Исследовательское поведение — одна из фундаментальных черт личности животных, и эти черты, среди прочего, влияют на вероятность их выживания. Например, любопытные особи могут занимать иные области в своих местообитаниях по сравнению с более осторожными сородичами. Но при этом они подвергаются большему риску быть обнаруженными и съеденными.
Исследовательское поведение как фактор эволюции
Цихлиды африканского озера Танганьика демонстрируют необычайное разнообразие по форме, рациону, среде обитания и окраске. Это позволяет им занимать различные экологические ниши и, следовательно, меньше конкурировать друг с другом. Исследователи давно подозревали, что любопытство также выступает драйвером образования новых видов и, следовательно, биоразнообразия.
Команда под руководством профессора Вальтера Зальцбургера из Базельского университета на примере чрезвычайно разнообразных цихлид озера Танганьика исследовала роль поведенческих различий в адаптации к разным экологическим нишам.
В течение девяти месяцев первый автор работы доктор Каролин Зоммер-Трембо регистрировала «исследовательское поведение» 57 различных видов цихлид на южном берегу озера Танганьика в Замбии. Для этого зоолог снимала на видео, как примерно 700 пойманных в озере цихлид ведут себя в новой среде — больших экспериментальных прудах. Затем животных выпустили обратно в дикую природу.
Вернувшись в Базель, Зоммер-Трембо использовала эти видеозаписи, чтобы определить, какие области экспериментального пруда исследовала каждая рыба в течение 15-минутного периода. «В целом, между видами цихлид наблюдались большие различия в исследовательском поведении, и эти различия были подтверждены и в лабораторных условиях», — говорит эволюционный биолог.
Детальный анализ данных выявил сильную корреляцию между исследовательским поведением и средой обитания — а также формой тела — соответствующего вида цихлид. Например, виды, обитающие у берегов, с массивной формой тела, более любопытны, чем удлиненные виды, живущие в открытой воде.
«Это возвращает в фокус внимание к поведению животных как движущей силе ключевых эволюционных процессов», — говорит Зоммер-Трембо.
Конкретные мутации делают рыб более любопытными
Чтобы исследовать генетическую основу наблюдаемых поведенческих различий у цихлид, исследовательская группа совместно с доктором Миланом Малинским из Бернского университета разработала новый метод анализа существующих геномов, который позволил им сравнивать данные по разным видам.
Используя новый метод, исследователи идентифицировали генетический вариант в геноме цихлид, который показал почти идеальную корреляцию с исследовательским поведением: виды с «T» в этой конкретной позиции в ДНК любопытны, тогда как виды с «C» менее склонны к исследованию.
Когда исследователи использовали «генетические ножницы» CRISPR-Cas9 для направленного внесения мутаций в соответствующую область генома, исследовательское поведение рыб изменилось — они стали более любопытными. Более того, команда смогла с помощью искусственного интеллекта и информации о генетическом варианте, строении тела и среде обитания предсказать исследовательское поведение видов цихлид, которые изначально не были обследованы на этот предмет.
Последствия для поведения человека?
Идентифицированный исследователями генетический вариант расположен в непосредственной близости от гена cacng5b, который проявляет активность в мозге. Это «рыбья» версия гена, который также встречается у других позвоночных. Например, человеческий вариант ассоциирован с психиатрическими заболеваниями, такими как шизофрения и биполярные расстройства, которые, в свою очередь, могут коррелировать с расстройствами личности.
«Нас интересует, как черты личности могут влиять на механизмы биоразнообразия в животном мире, — говорит Зоммер-Трембо. — Но кто знает: в конечном итоге мы, возможно, также узнаем что-то об основах нашей собственной личности».