Новый главный локус регулирует эволюцию клюва тибетской горихвостки

Классическая количественная генетика установила, что большинство фенотипов являются полигенными признаками. В рамках этой модели естественный отбор часто действует одновременно на множество локусов, что приводит к комбинации нескольких локусов с большим эффектом и множества локусов с малым эффектом, контролирующих адаптивные изменения. Это создает сложности для понимания генетической основы полигенных признаков.

Клюв птиц — типичный полигенный признак, что является следствием разнообразия его функций (например, добыча пищи, чистка оперения, строительство гнезд, выкапывание дупел) и разнообразия мест обитания. Генетическая основа морфологии клюва хорошо изучена у кур и дарвиновых вьюрков, но остается малоизученной у диких птиц.

Из-за характеристик, повышающих вероятность закрепления под действием сильного отбора и снижающих вероятность утраты из-за генетического дрейфа, главные локусы могут быть более значимы для фенотипов и легче обнаруживаются в геноме.

Команда профессора Лэй Фуминя из Института зоологии Китайской академии наук провела филогеномный анализ 14 видов синиц (Paridae). Они обнаружили, что главный локус (COL27A1) влияет на удлинение клюва тибетской горихвостки (Ground Tit) как адаптацию к наземному способу добычи пищи и гнездованию в норах на Цинхай-Тибетском нагорье.

Исследование под названием "Сравнительная геномика раскрывает эволюцию локуса морфологии клюва у высокогорной певчей птицы" было опубликовано онлайн в журнале Molecular Biology and Evolution 27 июня 2020 года.

В работе были объединены два метода для проведения полногеномного анализа 14 видов синиц. Было идентифицировано 25 высокодивергентных геномных регионов, значимо ассоциированных с длиной клюва, и найдено семь генов-кандидатов, участвующих в морфогенезе и ремоделировании кости.

Тесты на нейтральность показали, что модель, допускающая селективный скрип (selective sweep) в высококонсервативном гене COL27A1, лучше всего объясняет вариацию длины клюва.

Также были идентифицированы две несинонимичные фиксированные мутации в коллагеновом домене, которые, как предсказано, являются функционально вредными, но могли способствовать удлинению клюва.

Хотя в этом исследовании не проводилась дальнейшая функциональная экспериментальная валидация, оно дает важное понимание генетического механизма удлинения клюва и его роли в адаптации к высокогорью, а также подчеркивает важность сравнительной геномики для изучения экологической адаптации и эволюционной биологии развития (evo-devo).