Секреты генома древесных певунов: как гены создают разнообразие
Биологи из Университета Пенсильвании используют геномные инструменты, чтобы понять, как более ста видов древесных певунов (славок рода Setophaga) эволюционировали так быстро и приобрели поразительное разнообразие окрасок.
Гены, отвечающие за окраску
- Чёрный окрас: Исследование гибридов, полученных от скрещивания разных видов, позволило выявить область генома, связанную с чёрным горлом и «маской» на лице. Эта область расположена рядом с геном Agouti-signaling protein (ASIP), регулирующим выработку пигмента меланина.
- Жёлтый, красный и оранжевый окрас: В другом исследовании был идентифицирован ген beta-carotene oxygenase 2 (BCO2), который, предположительно, участвует в производстве каротиноидных пигментов, дающих яркие цвета оперения.
Эволюционные пути окраски
Сравнив геномы 34 видов певунов, учёные обнаружили:
- Чёрный окрас, вероятно, возникал независимо у разных видов через сходный эволюционный путь (мутации в области гена ASIP).
- Жёлтый окрас имеет более сложную историю. Генетические данные указывают на интрогрессию — процесс обмена генетическим материалом между разными видами через гибридизацию. Это похоже на то, как современные люди унаследовали гены от неандертальцев.
Широкий геномный подход
Теперь исследователи расширяют работу:
Масштаб: Переходят от изучения рода Setophaga ко всему семейству древесных певунов (Parulidae).
Фокус: Вместо отдельных генов цвета анализируют целые геномы, чтобы понять, чем птицы отличаются в целом.
Применение современных методов:
- Для изучения миграций используются миниатюрные геолокаторы («птичьи рюкзачки»).
- Чтобы определить рацион, с помощью геномных инструментов анализируют фекальные образцы, реконструируя диету и изучая микробиом кишечника.
«Ни один из видов, с которыми мы работали, ранее не имел секвенированного генома, так что это действительно неизведанная территория, — говорит доцент Дэвид Тоуз. — Теперь мы можем определить отдельные гены, которые участвуют в создании такого разнообразия. Это очень захватывающее время для орнитолога, изучающего геномику!»