Генетические, эмбриональные и анатомические основы естественного отбора сенсорных структур

Международная группа исследователей, включая биолога Элизабет Дюмон из Университета Массачусетса в Амхерсте, получила пятилетний грант в размере $1.91 млн от Национального научного фонда (NSF) для изучения того, как летучие мыши воспринимают окружающую среду и других особей, включая потенциальных партнёров, чтобы обеспечить выживание и размножение.

В рамках программы NSF «Измерения биоразнообразия» Дюмон и её коллеги — Лилиана М. Давалос из Университета Стоуни-Брук, Карен Сирс из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне и Стивен Росситер из Лондонского университета королевы Марии — будут изучать три биологических измерения у 130 видов новосветских листоносых летучих мышей:

• Генные репертуары, связанные с сенсорными системами.
• Молекулярные и клеточные процессы, формирующие особые сенсорные структуры у эмбрионов.
• Распределение пространства между различными сенсорными структурами в голове.

Лаборатория Дюмон сосредоточится на трёхмерной визуализации голов летучих мышей и оценке вариаций в размере, форме и пространственном распределении сенсорных структур. Она отмечает: «Этот проект объединяет несколько дисциплин, чтобы ответить на вопросы, которые эволюционные биологи задают десятилетиями. Он сочетает науку на переднем крае молекулярной биологии и методов визуализации с базовыми знаниями естественной истории».

Конкретно Дюмон и аспирант будут окрашивать головы летучих мышей йодным раствором и использовать КТ-сканирование для получения изображений мест прикрепления мышц, размеров глазных яблок, структур внутреннего уха и других деталей. «Мы изучим размер и форму структур, связанных с обонянием, слухом и вкусом. Это даст нам новый взгляд на анатомию, и для многих видов летучих мышей эти структуры никогда ранее не визуализировались», — говорит она.

«Голова — это небольшое пространство, где в процессе эволюции происходит конкуренция за развитие глаз, ушей и обоняния. Вы не увидите животных со специализированными структурами для всех трёх чувств одновременно. Существует огромное разнообразие, особенно у этих летучих мышей. Мы исследуем, какие органы занимают больше места, как это связано с генетикой, эмбриональным развитием и экологической нишей животного. Мы спросим, на что действует естественный отбор, чтобы произвести такое разнообразие, и какие генетические изменения сопровождают развитие, например, определённой формы носа», — добавляет Дюмон.

«Через пять лет мы надеемся показать генетическую, эмбриональную и анатомическую основу эволюции сенсорных структур у группы млекопитающих. Такого ещё не делали».

Её коллега Карен Сирс комментирует: «Инструменты, необходимые для проведения таких исследований, только сейчас становятся стандартными для организмов, которые обычно не содержатся в лабораториях. Этот новый набор инструментов позволит нам не только отслеживать развитие сенсорных органов, но и тестировать действие ключевых генов в лаборатории. Потенциал для открытия механизмов, актуальных для многих других видов, а не только для летучих мышей, беспрецедентен».