Как самый быстрый в мире мускул создал четыре уникальных вида птиц

Молния-быстрое щелканье крыльями самца бородатого манакина — это не просто часть сложного акробатического брачного ритуала. Согласно новому исследованию биолога Университета Уэйк-Форест Мэтью Фуксджегера, опубликованному в журнале eLIFE, крошечная мышца, выполняющая основную работу, также является причиной, по которой эта экзотическая птица эволюционировала в четыре отдельных вида.

Предыдущие исследования Фуксджегера показали, что крошечный бородатый манакин (длиной чуть более 10 см и весом около 14 г) обладает одной из самых быстрых мышц конечностей среди позвоночных. Во время сложного брачного танца он использует эту мышцу — scapulohumeralis caudalis — для выполнения уникального движения «перекат-щелчок» со скоростью, неразличимой для человеческого глаза. «Перекат-щелчок» создаёт механический щелкающий звук, когда крылья соединяются над спиной, чтобы привлечь внимание самки.

Новое исследование Фуксджегера «Физиологическое ограничение акробатического брачного поведения лежит в основе быстрого симпатрического видообразования у бородатых манакинов» финансируется Национальным научным фондом (NSF). В команду также входит докторант Уэйк-Форест Мередит Майлз.

Фуксджегер, доцент биологии и главный исследователь, изучает, как манакины, имевшие общего предка 300 000 лет назад, быстро разделились на четыре вида: белобородый, золотогривый, белоошейниковый и оранжевоошейниковый манакины.

Это исследование уникально: оно рассматривает не только то, как эволюционировала небольшая группа животных, но и их поведение в целом, а также работу конкретной мышцы. Такой трёхсторонний подход показал, как скорость и производительность мышцы повлияли на разделение на четыре вида.

Фуксджегер работал в Панаме и Коста-Рике, чтобы измерить, как быстро мышца scapulohumeralis caudalis манакина расширяется и сокращается при стимуляции, и сравнил записи звукового сигнала «перекат-щелчок», чтобы отметить различия в скорости и продолжительности у разных видов. Полученные паттерны показывают, что изменения в физиологии привели к изменениям в поведении, а затем — к эволюции четырёх видов манакинов.

Изучение сверхбыстрых мышц, таких как scapulohumeralis caudalis бородатого манакина, может помочь в исследованиях того, как такие болезни, как БАС (ALS), поражают мышцы человека.

«Людей интересует моторный контроль и работа мышц — что делает мышцу быстрой, что делает её сильной и что может сделать её одновременно быстрой и сильной. Понимание того, как работает эта сверхпроизводительная мышца у птицы, может привести нас к лучшему пониманию мышечных заболеваний и методов их лечения», — сказал Фуксджегер.