Птицы эволюционируют «уникальные» узоры на яйцах, чтобы отличать их от яиц кукушки

Для некоторых птиц распознавание собственных яиц может быть вопросом жизни и смерти. Новое исследование показало, что многие птицы, страдающие от паразитизма обыкновенной кукушки (которая подкладывает свои яйца в чужие гнёзда), эволюционировали характерные узоры на яйцах, чтобы отличать их от яиц кукушки.

Эти уникальные узоры служат мощной защитой от обмана, помогая птицам-хозяевам отвергнуть яйцо кукушки до того, как оно вылупится и уничтожит их собственный выводок.

Чтобы понять, как птичий мозг может воспринимать и распознавать сложную информацию об узорах, учёные разработали новый инструмент компьютерного зрения NATUREPATTERNMATCH. Он извлекает и сравнивает узнаваемые особенности визуальных сцен, воссоздавая процессы, важные для задач распознавания у позвоночных.

Исследователи изучили пигментные узоры на сотнях яиц, отложенных восемью разными видами птиц-хозяев, на которых паразитирует обыкновенная кукушка.

Они обнаружили, что некоторые хозяева, например, вьюрки, эволюционировали высокоузнаваемые узоры на яйцах с характерными пятнами и отметинами. В то же время другие хозяева не развили узнаваемых узоров, их яйца имеют мало идентифицируемых отметин. Наиболее выраженные уникальные узоры на яйцах оказались у тех видов, которые подвергались наиболее интенсивной мимикрии со стороны кукушки.

Обыкновенная кукушка и её хозяева находятся на разных этапах эволюционной «гонки вооружений». Если вид-хозяин со временем развивает способность отвергать яйца кукушки, то кукушка совершенствует способность откладывать яйца, максимально похожие по цвету и узору на яйца хозяина.

Удивительное открытие исследования в том, что хозяева могут противостоять мимикрии кукушки, эволюционируя высокоузнаваемые узоры на собственных яйцах. При этом разные виды используют разные стратегии:

• Одни виды выработали узоры, которые высокоповторяемы внутри одной кладки.
• Другие — узоры, которые сильно различаются от самки к самке в популяции.
• Третьи производят яйца с узорами высокой визуальной сложности.

Каждая стратегия эффективна и увеличивает вероятность того, что хозяин опознает и отвергнет чужое яйцо. Некоторые виды используют две стратегии, но ни один не использует все три — такая «подпись» была бы слишком сложной для лёгкого распознавания.

Узоры на птичьих яйцах — лишь один тип визуальной идентификационной метки. В будущем вычислительные инструменты, подобные NATUREPATTERNMATCH, будут crucial для понимания эволюции визуальных сигналов в разнообразных биологических популяциях.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.