ДВА ГЕНЕТИЧНИХ ЛОКУСИ КОНТРОЛЮЮТЬ НАПРЯМОК МІГРАЦІЇ У ДРІБНИХ ВИДІВ ПТАХІВ

ДВА ГЕНЕТИЧНИХ ЛОКУСИ КОНТРОЛЮЮТЬ НАПРЯМОК МІГРАЦІЇ У ДРІБНИХ ВИДІВ ПТАХІВ

Вроджена генетична програма, яка контролює міграційну поведінку птахів, оповита таємницею, але вчені наблизилися до розуміння того, як генетичні варіації впливають на їхні маршрути між Європою та Африкою…

У холодних лісах Скандинавії вчені намагаються розкрити таємниці міграції птахів, вивчаючи перелітні шляхи вівчарика жовтобрового (Phylloscopus trochilus). Група фахівців кількісно визначила, як конкретні генетичні варіації визначають тисячі кілометрів, які ці птахи долають до Африки, про що було повідомлено у журналі Nature Communications.

Більшість дрібних птахів є поодинокими мігрантами, що покладаються на мало зрозумілу поведінкову програму, яка, як показало розведення у неволі, є генетично обумовленою та яку можна індукувати експериментально у молодих особин, які ніколи не мігрували. Протягом останніх десятиліть зміна клімату загрожує мігруючим птахам через асинхронність міграції та фактичного настання весни, тому розуміння того, як пов'язані з міграцією генетичні варіації та адаптаційні реакції, може виявитися життєво важливим.

Вівчарик жовтобровий належить до далеких мігрантів, які гніздяться в Європі, а зимують в Африці. При чому, два підвиди вівчарика жовтобрового, які розмножуються у Швеції: Phy. tro. trochilus мігрує в Західну Африку, а Phy. tro. acredula віддають перевагу місцям зимівлі на сході та півдні Африки, відповідно, – за 10 000 кілометрів від свого дому. У Центральній Швеції ці підвиди між собою схрещуються, даючи гібридне потомство.

Щоб вивчити міграцію гібридних птахів, чиї змішані геноми сприяють зв’язку між генетикою та ознаками, команда встановила індивідуальні пристрої стеження (трекери) на 466 вівчариків зі всієї Швеції. «Нашим найкращим рішенням було позначити якомога більше птахів у гібридній зоні та сподіватися, що ми знайдемо «сліди» від пристойної кількості гібридів», – сказав К. Соколовскіс, який знайшов 72 птахи після того, як вони повернулися з африканської міграції. Трекер кожного птаха збирав дані про рівень освітлення, що дозволяло вченим реконструювати його географічне розташування протягом року. Потім вчені секвенували їх ДНК, щоб відповісти, як конкретні генетичні варіанти, виявлені в попередніх дослідженнях сприяли міграційним маршрутам гібридів.

Команда С. Бенша виявила, що алелі лише у двох генетичних локусах пояснюють до 74% загальної варіації щодо напрямку міграції. «Коли я вперше накреслив міграційні маршрути … я був просто приголомшений. Це була настільки очевидна закономірність, що проведення статистичних тестів здавалося формальністю. Мені довелося кілька разів переробляти графіки і тричі перевіряти файли даних, щоб переконатися, що вони справжні», – сказав К. Соколовскіс. Один із цих двох локусів містить хромосомну інверсію, яка, ймовірно, впливає на експресію приблизно 140 генів. Однак 62% відхилень у напрямку пояснюється другою, повторюваною областю геному, присутність якої значною мірою перекриває ефекти інверсії.

Дослідники визначили, що якщо вівчарик жовтобровий успадкує цей великий повторюваний блок ДНК від батьків підвиду Phy. tro. acredula, він, швидше за все, буде закріплений на маршруті через Східну Африку. Цей блок може вплинути на експресію життєво важливих генів, які контролюють те, як вівчарик обирає свої маршрути та, можливо, як він сприймає магнітне поле Землі. «Дослідження є дуже цінним, оскільки воно встановлює реальний зв’язок між генотипом і фенотипом, сприяючи загальному розумінню генетики, що стоїть за міграціями», – сказала М. Газда з Університету Монреаля.

«Враховуючи зміни у навколишньому середовищі, збереження генетичної варіації, пов’язаної з ключовою адаптацією, що впливає на схильності птахів, має вирішальне значення», – сказала М. Ґазда. Популяції, які зберігають потенціал для вивчення альтернативних стратегій міграції, якщо зіткнуться зі змінами навколишнього середовища, можуть бути найкраще збереженими. «Ці знання дають надію на те, що принаймні деякі види зможуть швидко освоїти нові міграційні маршрути, якщо ті, якими вони зараз користуються, стануть надто небезпечними», – сказав К. Соколовскіс. Для видів, які не мають ані генетичної варіації, ані більш гнучкого способу контролювати свою міграцію, їх стійкість та виживання може бути під загрозою.