Необычная устойчивость к жаре у древесных ласточек
Древесные ласточки используют поведенческие и физиологические механизмы, чтобы справляться с повышением температур. Их пример — оптимистичный случай успешной реакции некоторых видов на изменение климата, по крайней мере, на данный момент.
Исследователи из Университета Индианы в Блумингтоне Ким Росвалл и Мэри Вудрафф в ходе многолетних исследований выявили, что эти птицы могут успешно противостоять некоторым вызовам, связанным с жарой.
Рождение исследовательского вопроса
Учёные обратили внимание на необычную тенденцию: древесная ласточка расширяет свой гнездовой ареал на жаркий и влажный юго-восток США, в то время как большинство других североамериканских видов птиц смещаются на север или в горы, в более прохладные регионы.
Этот контр-интуитивный факт стал отправной точкой для исследования. Мэри Вудрафф, присоединившись к лаборатории, начала изучать образцы тканей ласточек из разных регионов США, уделяя особое внимание уровням белков теплового шока (HSP) — молекул, участвующих в репарации повреждённых белков.
Она обнаружила, что у птиц, гнездящихся в более тёплых регионах, уровень HSP выше, чем у их северных соседей. Результаты были опубликованы в Science of the Total Environment в 2023 году.
Поведение и физиология в ответ на жару
Чтобы проверить гипотезу, исследователи в ходе второго исследования (размещённого на препринт-сервере bioRxiv) повысили температуру для птиц на 1.7ºC, что всё ещё было далеко от летального предела.
При четырёхчасовом воздействии такой температуры учёные зафиксировали как поведенческие, так и физиологические изменения:
- Поведенческие реакции: птицы тяжело дышали и расправляли крылья.
- Физиологические реакции: активировались HSP, антиоксиданты и противовоспалительные ответы.
«В каком-то смысле поведения было недостаточно, — отметила Росвалл. — Им потребовались эти физиологические изменения, чтобы справиться с жарой».
Интересно, что исследователи также обнаружили долгосрочный положительный эффект от кратковременного теплового воздействия: птицы, подвергшиеся небольшой жаре, с большей вероятностью доживали до репродуктивного возраста.
«Стресс может выявить новую вариацию, на которую может действовать отбор», — объяснила Росвалл. По мере роста температур ласточки с более высоким уровнем HSP могут иметь преимущество и передавать свои гены следующему поколению, постепенно повышая термоустойчивость вида.
Взгляд в будущее
Мэри Вудрафф завершила работу над этой темой в декабре 2023 года, успешно защитив диссертацию. Она отмечает, что история с ласточками оказалась обнадёживающей, но задаётся вопросами: «А как насчёт видов, которые не справляются с изменением климата? Или что будет, когда станет ещё жарче?»
Ким Росвалл размышляет: «Если небольшое тепло полезно для животного, можем ли мы что-то сделать, чтобы помочь животным процветать в нашем нагревающемся мире?»
Если бы животных можно было «подготовить» с помощью кратковременного искусственного теплового воздействия, чтобы вызвать те же поведенческие и физиологические изменения, что и у древесных ласточек, они могли бы лучше справляться с ростом температур.
Экспериментальные исследования того, как дикие птицы переносят жару, ещё только начинаются, но лаборатория Росвалл продолжит двигать эту область вперёд, используя древесную ласточку в качестве модельного объекта.