Изменение одного гена ведет к разделению двух популяций птиц на отдельные виды

Новое исследование показывает, что изменение в одном гене направило две близкородственные популяции птиц на путь превращения в два отдельных вида. Исследование, опубликованное в августовском номере American Naturalist, является одним из немногих, изучающих конкретные генетические изменения, ведущие популяции к видообразованию.

Видообразование — процесс разделения популяций одного вида на отдельные виды — центральный для эволюции. Но его крайне сложно наблюдать в действии. Это исследование под руководством биолога Дж. Альберта Уая из Сиракузского университета зафиксировало две популяции птиц мона́рховых мухоловок как раз в момент их прибытия к этой эволюционной развилке.

Монарховые мухоловки — небольшие насекомоядные птицы, распространенные на Соломоновых Островах, к востоку от Папуа — Новой Гвинеи. Уай и его команда изучили две популяции мухоловок: одну, обитающую в основном на крупном острове Макира, и другую — на окружающих его более мелких островах. Помимо места обитания, единственное заметное различие между популяциями — цвет оперения. Птицы на Макире имеют полностью черное оперение. Птицы на мелких островах имеют такое же черное оперение, но с каштановым брюшком.

Вопрос о том, находятся ли эти популяции на пути к видообразованию, сводится к сексу. Когда две популяции перестают обмениваться генами — то есть перестают спариваться друг с другом — их можно считать отдельными видами. Команда хотела проверить, движутся ли мухоловки в этом направлении.

Было бы практически невозможно каталогизировать каждый случай спаривания полностью черной мухоловки с каштановобрюхой. Поэтому команда использовала другой тест.

Самцы мухоловок защищают свои брачные территории. Если потенциальный соперник вторгается на территорию другого, часто возникают драки. Если полностью черные самцы менее агрессивно реагируют на каштановобрюхих самцов и наоборот, это указывает на то, что они не воспринимают друг друга как репродуктивных соперников. Если они не видят друг в друге соперников, можно предположить, что спаривание между представителями двух популяций происходит редко.

Команда создала таксидермические модели полностью черных и каштановобрюхих птиц. Эти модели использовались для вторжения на брачные территории каждой популяции. Как и ожидалось, когда полностью черным птицам предъявляли полностью черные модели, они атаковали. Но когда полностью черные птицы сталкивались с каштановобрюхими моделями, они гораздо реже переходили в наступление. Та же картина наблюдалась и у каштановобрюхих птиц.

Тот факт, что самцы двух популяций больше не рассматривают друг друга как репродуктивную угрозу, является хорошим признаком того, что между группами происходит не так много спариваний. Их эволюционные пути расходятся, как выяснила команда — и все из-за изменения окраски оперения.

Затем исследователи пошли дальше. Они изучили геномы птиц, чтобы понять, какие гены могли сыграть роль в различной окраске. Они обнаружили только один: ген рецептора меланокортина-1 (MC1R). Ген MC1R регулирует выработку меланина, который придает цвет коже и перьям. У полностью черных и каштановобрюхих птиц были разные версии гена MC1R, что и привело к изменению окраски.

Этого изменения, по-видимому, оказалось достаточно для создания репродуктивного барьера у мухоловок. Не каждый вид так привередлив, поэтому изменение цвета не всегда приводит к видообразованию. Тем не менее, эти результаты показывают, что для создания развилки на эволюционном пути может быть достаточно всего одного гена в нужном месте генома.