Расшифрована эволюция гормональной регуляции сезонного пения у птиц
Международная команда исследователей из Института орнитологии Общества Макса Планка в Зеевизене и Института молекулярной генетики Общества Макса Планка в Берлине впервые секвенировала и аннотировала высококачественный геном самки канарейки (Serinus canaria). Это позволило изучить эволюцию гормон-чувствительной регуляции генов, лежащей в основе сезонных изменений песенного поведения.
Модельный организм для изучения сезонности
Канарейка — идеальная модель для таких исследований, поскольку у неё ярко выражен репродуктивный сезон, сопровождающийся:
- Сезонными изменениями в песне (стереотипная — в длинные весенние дни, более вариабельная — в короткие осенне-зимние).
- Колебаниями концентраций стероидных гормонов.
- Изменениями в нейропластичности мозга между сезонами.
Ключевые результаты исследования
Сборка генома: Получен первый высококачественный геном самки канарейки, содержащий оба типа половых хромосом (ZW), что характерно для птиц, где гетерогаметным полом является женский.
Эволюционные изменения: Хотя в целом геномы птиц глобально схожи, на нуклеотидном уровне обнаружены существенные видовые различия. Эти различия затрагивают, в том числе, небольшие генетические последовательности, такие как сайты связывания стероидных гормональных рецепторов, что может приводить к значительным различиям в регуляции генов даже у близкородственных видов.
Специфичные для канарейки гены: Учёные сфокусировались на генетических сетях, которые:
- Активны в вокальных центрах мозга HVC и RA.
- Обладают сезонной динамикой экспрессии.
- Чувствительны к тестостерону. Сравнение с геномом зебровой амадины (вида, у которого не развилась гормон-чувствительная песня) показало, что многие из этих генов, включая сезонные и индуцируемые тестостероном, являются строго специфичными для канарейки.
Вывод
Исследование выявило специфические эволюционные изменения в различных частях песенной системы, контролирующей сезонное певческое поведение. У канарейки гены, чувствительные к тестостерону и эстрогену и участвующие в перестройке нейронных связей, могут быть ключевыми для сезонной редифференцировки нейронного субстрата (например, центра HVC), что и приводит к изменению паттернов песни.
«Настоящая работа демонстрирует необходимость высококачественной сборки генома для обнаружения эволюции генов в сравнительных исследованиях», — подводит итог координатор исследования Манфред Гар из Института орнитологии Общества Макса Планка.