Генетическая основа миграций певчих птиц связана с небольшим кластером генов

Ученые из Университета Британской Колумбии показали, что существует генетическая основа для миграционных маршрутов певчих птиц, и определили относительно небольшой кластер генов, который может управлять этим поведением.

"Поразительно, что маршруты и сроки такого сложного поведения могут быть генетически детерминированы и связаны с очень небольшой частью генома", — заявила ведущий автор статьи, опубликованной в Current Biology, Кира Делмор.

"Еще более удивительно, что различия в этом поведении могут способствовать поддержанию огромного разнообразия певчих птиц, которое мы наблюдаем в природе".

Сезонная миграция — одно из самых удивительных биологических явлений, охватывающее тысячи километров и миллиарды животных. Певчие птицы преодолевают до 15 000 км, несмотря на вес менее десяти граммов. Они совершают эти путешествия в одиночку, ночью и возвращаются в одни и те же места из года в год.

Делмор и ее коллеги использовали геолокаторы размером с монету для отслеживания миграций и методы секвенирования нового поколения для глубокого анализа геномов. Эти два современных метода были применены к двум близкородственным группам дроздов Свейнсона в Британской Колумбии и их гибридам.

Хотя группы эволюционно и генетически родственны, они ежегодно используют разные миграционные маршруты:

• Прибрежная группа мигрирует на юг вдоль западного побережья до Мексики и Центральной Америки.
• Внутренняя группа (близ Камлупса) мигрирует на юго-восток к юго-востоку США, а затем в Южную Америку.

Группы скрещиваются к северо-востоку от Ванкувера, в Береговых горах. Ранее команда показала, что гибриды из этой популяции выбирают промежуточные маршруты, проходящие через пустыни и горные районы. Эти неоптимальные пути, вероятно, приводят к более низкому репродуктивному успеху гибридов, что уменьшает поток генов между группами и усиливает их дифференциацию.

Сопоставив миграционное поведение гибридов с их генетическим составом, исследователи определили единственный кластер из примерно 60 генов на одной хромосоме, который в значительной степени объясняет разницу в миграционных паттернах.

Эти гены играют важную роль в циркадных, нервных и клеточных сигнальных системах птиц. Они также расположены в областях генома, где наблюдается сниженное движение генов от одной популяции дроздов к другой.

"Более мелкомасштабные исследования связывали некоторые гены в этой области с миграционным поведением у таких разных организмов, как бабочки, рыбы и другие птицы", — отметил старший автор исследования, зоолог UBC Даррен Ирвин. — "Наши результаты предоставляют еще более убедительные доказательства того, что эволюция этого генетического кластера может вызывать различные миграционные маршруты, способствуя эволюции двух видов из одного".

Делмор, которая сейчас работает в Институте эволюционной биологии Макса Планка, планирует продолжить сужение набора генов, ответственных за миграцию, и использовать те же передовые методы для изучения других популяций птиц.