Редкий гибрид певуна раскрывает генетику несоответствующей окраски

Невероятно редкий гибрид певуна с несоответствующими друг другу цветовыми узорами позволил исследователям выявить генетические механизмы двух признаков, которые обычно наследуются вместе, — чёрной лицевой маски и чёрного горлового пятна у золотистокрылых и синекрылых певунов. Новое исследование, описывающее эту необычную птицу и определяющее участок генома, контролирующий маску и горловое пятно, опубликовано в журнале Ecology.

Золотистокрылые певуны имеют и чёрную лицевую маску, и чёрное горловое пятно, в то время как синекрылые певуны не имеют ни того, ни другого. При скрещивании особей этих видов почти все их гибридные потомки демонстрируют согласованные признаки: оба чёрных элемента оперения либо присутствуют, либо отсутствуют. Однако учёные поймали «странную» птицу, которая выглядит почти как золотистокрылый певун, но у неё отсутствует чёрное горловое пятно.

Исследователи полагают, что такая уникальная комбинация встречается менее чем у 0.5% гибридных певунов. Насколько им известно, подобный гибрид был задокументирован лишь однажды — в птице, собранной в 1934 году и описанной в 1951 году по музейной коллекции.

Птица была обнаружена благодаря подсказке местного бердвотчера, который загружал наблюдения в приложение eBird. Учёные отловили её, задокументировали оперение, взяли образец крови для секвенирования генома и отпустили.

В предыдущем исследовании учёные секвенировали геномы сине- и золотистокрылых певунов и их гибридов и определили небольшой регион, управляющий чёрной окраской у этих птиц, расположенный выше гена Agouti-signaling protein (ASIP). Однако, поскольку два признака почти всегда наследуются вместе, было неясно, регулирует ли ASIP эти признаки совместно или по отдельности.

Секвенирование генома птицы с несоответствующими признаками позволило разделить генетические области, лежащие в основе лицевой маски и горлового пятна. Команда подтвердила, что ранее идентифицированный регион связан с чёрным горловым пятном, а также обнаружила новую область — расположенную рядом, но дальше вверх по геному, — которая, как они полагают, связана с чёрной лицевой маской.

Для проявления чёрного пигмента у этих птиц обе копии соответствующего участка (по одной на каждой хромосоме) должны изначально происходить от золотистокрылого певуна, что указывает на рецессивный характер этих признаков. Наличие одной или обеих копий от синекрылого певуна в этих участках приводит к отсутствию маски или горлового пятна.

Более ста лет назад биолог Джон Тредвелл Николс предположил, что чёрная окраска горла является рецессивным признаком. Позже, в 1951 году, Кеннет Паркс, описывая редкий гибрид, предположил, что если окраска горла и маски контролируются отдельно, они должны быть как-то связаны или расположены очень близко в геноме. Современные генетические инструменты позволили подтвердить обе теории.

Исследователи предполагают, что идентифицированные ими области могут находиться в пределах двух отдельных промоторных регионов гена ASIP, которые включают или выключают ген в разных контекстах. Поскольку они расположены так близко друг к другу на хромосоме, промоторы обычно наследуются вместе — даже при рекомбинации генетического материала во время размножения, — что объясняет, почему у большинства гибридов присутствуют либо оба чёрных признака, либо ни одного. Птица с несоответствующими признаками, вероятно, является результатом крайне редкого случая, когда это правило нарушилось, с последующими несколькими поколениями обратного скрещивания с золотистокрылыми певунами.

Если гены окраски у певунов имеют схожую генетическую архитектуру, с несколькими промоторами, контролирующими отложение пигмента, легко представить, как всего несколько мутаций могут создавать разнообразие цветовых узоров среди видов певчих птиц. Это может помочь объяснить, почему существует так много разных видов певунов с таким разнообразием окрасок.

Поскольку окраска певуна является важным сигналом для поведения, например, спаривания, возможно, несоответствие признаков у гибрида имеет последствия. Например, он может быть привлекательным для самок обоих видов, потому что имеет качества обоих, или не привлекательным ни для кого. Исследователи надеются в будущем наблюдать за этой птицей, чтобы определить, есть ли у неё пара.

Эта птица была замечена два года подряд, что означает, что она пережила как минимум две миграции. Это исследование и история о том, как была найдена птица, — отличный пример того, как бердвотчеры и гражданские учёные могут внести реальный вклад в науку.