Геномы сапсана и балобана проливают свет на эволюцию хищного образа жизни
В совместном исследовании, опубликованном онлайн в Nature Genetics, ученые из Кардиффского университета, BGI, International Wildlife Consultants, Ltd. и Абу-Дабийского соколиного госпиталя завершили секвенирование и анализ геномов двух знаковых соколов — сапсана (Falco peregrinus) и балобана (Falco cherrug). Работа представляет собой бесценный ресурс для глубокого понимания адаптивной эволюции хищных птиц и генетической основы их широкого распространения.
Сапсан и балобан широко распространены, а их уникальные морфологические, физиологические и поведенческие адаптации делают их успешными охотниками. Сапсан известен как самое быстрое животное в мире, а сокол является национальной эмблемой Объединенных Арабских Эмиратов. В последние десятилетия сапсан и балобан были внесены в список исчезающих видов из-за быстрого сокращения популяций, вызванного широким спектром факторов, включая изменение окружающей среды, чрезмерный отлов для соколиной охоты, потерю среды обитания и биоаккумуляцию пестицидов (например, ДДТ, ПХБ).
В этом исследовании ученые сосредоточились на эволюционной основе хищнических адаптаций у сапсана и балобана. Они провели полное секвенирование генома и собрали высококачественные референсные геномы размером ~1.2 Гб для каждого вида соколов. Филогенетический анализ показал, что эти два вида соколов, вероятно, разошлись 2.1 миллиона лет назад.
Сравнив с курицей и зебровой амадиной, исследователи обнаружили, что состав транспозонных элементов у соколов наиболее похож на таковой у зебровой амадины. Крупные сегментарные дупликации у соколов встречаются реже, чем у курицы и зебровой амадины, и составляют менее 1% обоих геномов соколов. Также было обнаружено, что экспансия генов в кладе обонятельных рецепторов γ-c у курицы и зебровой амадины отсутствует у соколов, что, возможно, отражает их зависимость от зрения для обнаружения добычи.
Наблюдая за быстрой эволюцией в масштабе всего генома у обоих соколов, курицы, зебровой амадины и индейки, исследователи обнаружили, что нервная система, обоняние и транспорт ионов натрия быстро эволюционировали у соколов, как и эволюционные новшества в генах развития клюва, характерные для соколов, и гены, связанные с адаптацией к засушливым условиям, уникальные для балобана.
Шэнькай Пань, эксперт по биоинформатике из BGI, заявил: «Геномы двух соколов — первые опубликованные геномы хищных птиц. Данные, представленные в этом исследовании, углубят наше понимание адаптивной эволюции хищных птиц, а также помогут в сохранении исчезающих видов соколов».