Привередливые пингвины: Зависит ли выбор партнера от генов устойчивости к болезням?
Магеллановы пингвины обладают высоким уровнем вариативности в генах, связанных со способностью противостоять инфекционным заболеваниям. Недавнее исследование показало, что механизм, с помощью которого пингвины обеспечивают это разнообразие, далеко не так прост.
Магеллановы пингвины, обитающие исключительно к югу от экватора в Южной Америке, образуют крупные гнездовые колонии вдоль побережий Аргентины, Чили и Фолклендских островов. Они обычно образуют пары на всю жизнь, откладывая по два яйца, о которых заботятся оба родителя. Хотя отдельные колонии могут насчитывать миллионы птиц, популяция в целом сокращается, и вид классифицируется МСОП как "Близкий к уязвимому положению".
Исследование, опубликованное в Journal of Heredity, проверило, обусловлено ли значительное разнообразие в регионе генома Главного комплекса гистосовместимости (MHC) у этих птиц выбором партнера или генетическим отбором под воздействием болезней.
Высокое разнообразие MHC
Исследование подтвердило, что разнообразие MHC у этих птиц высоко по сравнению с другими близкородственными видами пингвинов. Габриэль Кнафлер, первый автор исследования, пояснила: "Изучив генотипы MHC 50 гнездящихся пар магеллановых пингвинов, мы обнаружили значительный уровень генетической вариативности — значительно больше вариантов или аллелей MHC, чем сообщалось для галапагосских и гумбольдтовых пингвинов". У дикой популяции из южной Патагонии было обнаружено 45 аллелей в генном локусе, по сравнению с 3 у галапагосских и 7 у содержащихся в неволе гумбольдтовых пингвинов.
Два возможных механизма
Авторы исследовали два возможных механизма поддержания высокого разнообразия MHC:
- Балансирующий отбор: лучше приспособлены гетерозиготные особи, способные противостоять широкому спектру болезней, что повышает их шансы на выживание и передачу генов.
- Разнодомное (дизассортативное) спаривание: предпочтительный выбор партнера с другим генотипом MHC.
Как пингвин может определить, что у потенциального партнера разные гены MHC? Возможный ключ — запах. Ведущий ученый исследования Хуан Л. Боузат отметил, что у некоторых видов, где обнаружено разнодомное спаривание, особи различают потенциальных партнеров по типу MHC с помощью обонятельных сигналов.
Результаты исследования пар
Для проверки механизмов авторы изучили генетическую вариативность 50 гнездящихся пар. Они проверили, выше ли разнообразие MHC между парами по сравнению со случайным спариванием, и определили, коррелирует ли генотип MHC с репродуктивным успехом (количество вылупившихся яиц и оперившихся птенцов).
Неожиданно, прямых доказательств разнодомного спаривания на основе генотипов пар обнаружено не было. Частота общих аллелей между самцами и самками в парах не отличалась значимо от случайной.
Роль балансирующего отбора
Однако была выявлена связь гетерозиготности с повышенной приспособленностью взрослых особей. Гетерозиготные самки высиживали и поднимали на крыло значительно больше птенцов, чем гомозиготные самки (ни одна из гомозиготных самок, высидевших яйца, не смогла вырастить птенцов). Этот результат указывает на работу механизма балансирующего отбора для поддержания разнообразия MHC, даже если оно не усиливается разнодомным спариванием.
Другим доказательством балансирующего отбора послужил филогенетический анализ аллелей MHC магеллановых, гумбольдтовых и галапагосских пингвинов. Анализ показал, что аллели MHC не группируются по видам, что говорит о сохранении разных аллелей балансирующим отбором в течение миллионов лет эволюции видов.
Боузат добавил, что, вероятно, работают и другие механизмы: "Пространственно-временные паттерны воздействия различных патогенов могут определять, какие аллели оказываются предпочтительными в разное время". Прямая связь генов MHC с механизмами устойчивости к болезням предполагает, что поддержание их разнообразия может быть driven by periodic selection due to different pathogens, similar to epidemics in humans.