Возраст самки и порядок откладки определяют вариацию качества яиц у синиц

Новое исследование Института орнитологии Макса Планка в сотрудничестве с Институтом биохимии Макса Планка и Университетом Хоэнхайма впервые описывает протеомы (все измеряемые белки) белка и желтка яйца обычной певчей птицы — синицы-лазоревки. Оно показывает, что размножающиеся самки могут тонко настраивать состав своих яиц в соответствии с потребностями птенцов.

Качество яйца определяется его размером и составом. У всех яйцекладущих видов более крупные яйца производят более крупное, жизнеспособное и успешное потомство, а специфические компоненты яйца (например, антиоксиданты или антимикробные белки) могут поддерживать рост, развитие или иммунитет потомства. Чтобы понять, что движет этой вариацией, исследователи изучили популяцию синиц-лазоревок (Cyanistes caeruleus), гнездящихся на юге Германии. Они измерили содержание питательных веществ в яйцах, а также индивидуальные концентрации шести каротиноидов (добавив три новых соединения в список каротиноидов птичьих яиц) и почти 300 яичных белков, и исследовали, как сложный состав яиц варьируется в популяции.

Синицы-лазоревки — маленькие социально моногамные певчие птицы, размножающиеся раз в год. Самки используют питательные вещества, получаемые из ежедневной пищи, чтобы производить по одному яйцу в день, пока кладка не достигнет 7–15 яиц, общий вес которых часто превышает массу её собственного тела. Такой репродуктивный подвиг трудно поддерживать, и более крупные кладки содержат более мелкие яйца. Более того, способность приобретать, синтезировать и откладывать питательные вещества яйца варьируется среди самок, что приводит к яйцам с очень разным составом.

Различающиеся концентрации белков

«Было очень интересно видеть, насколько различается каждое яйцо в кладке, даже несмотря на то, что их произвела одна и та же самка», — говорит первый автор исследования Кристина Валку. Например, по мере того как самка откладывала яйца день за днём, в них постепенно снижалось количество каротиноидов. Каротиноиды — это антиоксиданты, важные для эмбрионального развития и иммунитета потомства, но птицы не могут их синтезировать и должны получать из пищи. Поэтому способность откладывать каротиноиды в желток может быть ограничена обилием богатых каротиноидами насекомых. Потомство из позже отложенных яиц с меньшим количеством каротиноидов может, таким образом, иметь более слабую иммунную защиту. Однако более низкие концентрации каротиноидов сопровождались повышенными концентрациями защитных и иммунных белков. Исследователи предполагают, что самки синиц могут корректировать протеомный профиль яиц, чтобы компенсировать более низкий уровень других затратных или ограниченных окружающей средой компонентов.

Другие функциональные категории белков также варьировались в последовательности откладки яиц. Например, яйца, отложенные в начале кладки, имели относительно более высокий уровень белков, участвующих в метаболизме, биогенезе клеточных компонентов, а также дифференцировке тканей и органов. Исследователи полагают, что это может позволить потомству из рано отложенных яиц вылупиться на более развитой стадии, чем их собратьям. «Это может объяснить, почему потомство, отцом которого является самец, отличный от социального партнёра самки, часто превосходит своих собратьев. У синиц такое внепарное потомство обычно вылупляется из яиц, отложенных в начале кладки», — объясняет Барт Кемпенаэрс, руководивший исследованием. Авторы считают, что результаты могут открыть захватывающие возможности для изучения материнских эффектов — явления, при котором матери могут корректировать (например, через состав яйца) характеристики своего потомства независимо от унаследованных генов. Благодаря своей высокой пластичности, говорят они, протеом яйца обладает высоким потенциалом для опосредования таких материнских эффектов.