Исследование генома раскрывает 30 лет эволюции дарвиновых вьюрков

Международная команда исследователей представила работу о современных эволюционных изменениях в природных популяциях. В исследовании использован один из крупнейших геномных наборов данных для животных в естественной среде, включающий почти 4000 дарвиновых вьюрков. Работа раскрыла генетическую основу адаптации в этой знаковой группе птиц. Результаты опубликованы в журнале Science.

Биологи изучают этих мелких певчих птиц с островов Галапагос, чтобы понять механизмы эволюции. Один вид-предок за последний миллион лет дал начало 18 различным видам. Сила дарвиновых вьюрков как модельного организма заключается в том, что они демонстрируют ранние стадии видообразования.

Питер Грант и Розмари Грант (Принстонский университет) отслеживали почти каждую особь на острове Дафна с 1970-х годов. Их работа показала, что вьюрки Дафны эволюционировали в ответ на изменения окружающей среды и взаимодействия между видами. Международная команда секвенировала геномы почти каждого изученного на Дафне вьюрка и раскрыла генетическую архитектуру адаптивных изменений.

«Это действительно захватывающая возможность связать наше понимание эволюционных изменений в далеком прошлом с наблюдениями в текущее время», — говорит ведущий автор исследования Эрик Энбоди. «Геномные данные — мощный инструмент, чтобы на основе наблюдений за птицами в поле узнать о факторах, сформировавших их эволюцию».

«Одно из замечательных открытий — лишь несколько генетических локусов объясняют большую часть вариаций в форме клюва вьюрка», — говорит старший автор исследования Лейф Андерссон (Уппсальский университет и Техасский университет A&M). «Похоже, один из способов эволюции этих генетических изменений — объединение нескольких генов, которые затем подвергаются естественному отбору по мере изменения среды».

За три десятилетия наблюдений клюв среднего земляного вьюрка стал меньше. Используя геномы всех вьюрков на Дафне, исследователи показали, что это результат переноса генов от малого земляного вьюрка через гибридизацию и периоды засухи, когда особи с меньшими клювами выживали лучше.

«Это исследование подчеркивает ценность долгосрочных исследований для понимания механизма эволюционных изменений», — говорит Питер Грант.

Исследователи брали каплю крови из крыловой вены и кольцевали каждую птицу. Это позволило отслеживать их, определять продолжительность жизни, партнеров для спаривания и потомство.

«Собрав образцы крови в течение всего исследования, мы имели их в наличии для геномного анализа, когда появилась необходимая технология», — добавляет Розмари Грант.

Ученые изучали не только среднего земляного вьюрка, но и все сообщество из четырех видов вьюрков на острове. Кактусовый земляной вьюрок претерпел постепенное изменение в сторону более тупых клювов по мере изменения условий на острове и усиления гибридизации со средним земляным вьюрком.

Исследование рисует динамичную картину того, как виды адаптируются к меняющейся среде через комбинацию генетических изменений с большим фенотипическим эффектом, которые иногда передаются между видами. Вьюрки Галапагосских островов предоставят ценные данные для понимания того, как птицы, их генетическая конституция и среда взаимодействуют, формируя будущее диких популяций.