Генетическая основа эхолокации у летучих мышей и китов
Эхолокация — способность «видеть» с помощью звука — независимо развилась у летучих мышей (в условиях ночного неба) и зубатых китов (включая дельфинов, косаток и кашалотов в условиях глубоководья). Это классический пример конвергентной эволюции.
Новое исследование в Genome Biology and Evolution под названием "Evolutionary basis of high-frequency hearing in the cochleae of echolocators revealed by comparative genomics" изучило генетическую основу высокочастотного слуха, необходимого для эхолокации.
Методология
Учёные под руководством Кепинга Суна и Цзян Фэна проанализировали гены, экспрессируемые в улитке (кохлее) внутреннего уха у трёх видов летучих мышей с разными типами эхолокации. Эти данные сравнили с геномами 16 других млекопитающих, включая эхолоцирующих и не-эхолоцирующих летучих мышей и китов.
Ключевые результаты
- Выявлено 34 гена, связанных со слухом, которые показали признаки положительного отбора у эхолоцирующих видов.
- Среди них — 12 генов, участвующих в формировании костей, которые могут регулировать плотность костной ткани улитки для восприятия высоких частот.
- Обнаружены гены с антиоксидантной активностью, потенциально защищающие ухо от повреждений из-за хронического воздействия громкого шума (звуки летучих мышей могут достигать 120 децибел).
- Обнаружено большое количество параллельных или конвергентных мутаций — одинаковых генетических изменений, независимо возникших у далёких родственников-эхолокаторов. Таких мутаций было значительно больше между парами эхолокаторов, чем при сравнении эхолокатора с равноудалённым не-эхолокатором.
Выводы и перспективы
Исследование впервые даёт комплексное понимание генетической основы высокочастотного слуха у эхолоцирующих млекопитающих. Полученные данные указывают на ключевую роль выявленных мутаций в адаптации. Для окончательного подтверждения необходимы функциональные исследования, например, с использованием технологии RNA interference, однако их проведение на китах практически невозможно.
Авторы отмечают, что подобные комплексные исследования стали возможны благодаря современным достижениям в геномных технологиях, открывающим новую exciting эру в изучении адаптивной эволюции эхолокации.