Регуляция соли у болотных воробьев эволюционировала 4 уникальными способами

Новое исследование в Evolution Letters показывает, что разные виды птиц в одной и той же сложной среде — высокосоленых экосистемах приливных болот вдоль океанских побережий — смогли эволюционировать уникальные, видоспецифичные способы решения одной и той же проблемы.

«Для видов приливных соленых болот задача состоит в том, как поддерживать правильный баланс между водой и концентрацией соли в их клетках», — объясняет ведущий автор Дженнифер Уолш, постдокторский исследователь в Cornell Lab of Ornithology. «Когда клетки подвергаются воздействию соленой воды, они сжимаются. Если они подвергаются воздействию слишком большого количества пресной воды, они расширяются. Без правильного баланса клетки могут погибнуть».

Уолш и коллеги из восьми других университетов изучили геномы четырех видов воробьев: саванного, воробья Нельсона, певчего и болотного. Их выбрали потому, что у каждого из этих видов есть популяция, живущая в соленом болоте, а также отдельная материковая популяция. Это позволяет сравнить геномы двух популяций и увидеть, где они различаются. Некоторые из этих различий связаны с адаптациями, развитыми у болотных воробьев для контроля баланса воды и концентрации соли — процесс, называемый осморегуляцией.

• Саванный воробей: важный ген играет роль во встраивании физических каналов в клетки. Эти каналы помогают клеткам сопротивляться расширению и сжатию из-за изменений уровня соли, позволяя обмениваться водой через клеточную стенку.
• Болотный воробей: показывает аналогичную реакцию на соленую воду, но гены, ответственные за формирование этих каналов, совершенно другие.
• Певчий воробей: адаптировался с помощью механизмов, укрепляющих клеточные стенки, чтобы они могли быстрее расширяться и сжиматься в ответ на соль.
• Воробей Нельсона: использует другой путь — эволюционировал ген, который меняет его поведение. Эта генетическая адаптация подавляет жажду, поэтому они пьют минимально необходимое количество соленой воды, и уровень соли остается в пределах нормы.

Четыре вида воробьев эволюционировали четыре различных, сложных механизма для борьбы с солью, каждый из которых, вероятно, регулируется многими генами, работающими в тандеме.

Исследователи также обнаружили, что адаптации для осморегуляции эволюционировали быстрыми темпами, по крайней мере, в эволюционном масштабе — вероятно, за последние 10 000–15 000 лет — и что воробьи Нового Света неоднократно заселяли болота.

Болотные воробьи также развили некоторые общие для видов черты, которые могут помочь им выжить в жарких, соленых, суровых условиях их среды обитания: более крупный клюв для лучшего рассеивания тепла, измененная структура почек и более темное оперение, которое может обеспечивать некоторую защиту от УФ-излучения и помогать перьям выдерживать абразивную растительность.

«Иногда птицы переселяются на болота, потому что, если вы можете адаптироваться к окружающей среде, это на самом деле довольно хорошее место», — говорит Уолш. «Там нет конкуренции, потому что там живет так мало видов, и никогда, никогда не бывает недостатка в насекомых для еды».