Аннотация:
Швейцарские ученые обнаружили, что местные сипухи претерпевают тревожные изменения. За последние 30 лет цвет оперения этих ночных хищников постепенно стал более красновато-коричневым, а также значительно увеличилось количество и площадь черных пятен на их теле. Проанализировав данные генома более чем 3000 человек, исследователи подтвердили, что это явление не является случайным колебанием, а результатом действия естественного отбора.
Это исследование было завершено исследовательской группой из факультета экологии и эволюции Лозаннского университета в Швейцарии, а соответствующие результаты были опубликованы в журнале Nature Communications. Исследователи говорят, что это одно из самых глубоких генетических исследований популяций диких животных на сегодняшний день, а также оно предоставляет научному сообществу редкий пример наблюдения за эволюцией в природе в реальном времени.
Сипухи известны своими сердцевидными лицевыми дисками, светлыми перьями и способностью летать почти бесшумно. Цвет оперения у разных особей издавна различается: от почти чисто белого до темно-красновато-коричневого. У некоторых особей на груди имеется лишь несколько светлых пятен, а у других более выраженные густые черные отметины.
Предыдущие исследования показали, что эти внешние различия не только эстетические, но и тесно связаны с живучестью. Исследования показали, что цвет перьев связан с репродуктивной способностью, стратегией охоты и источниками пищи. Белые совы, например, могут использовать лунный свет в качестве укрытия, чтобы увеличить успех на охоте. Между тем черные пятна на перьях связаны с иммунитетом и стрессоустойчивостью. Люди с более крупными черными пятнами, по-видимому, лучше справляются со стрессовыми ситуациями, такими как нехватка еды и заражение паразитами.
Чтобы изучить причины изменений во внешности, исследовательская группа использовала данные полевых наблюдений, накопленные за десятилетия, чтобы секвенировать полные геномы более чем 3000 сипух и выявить вариации ДНК, связанные с цветом перьев и характеристиками пятен.
В своем анализе исследователи сосредоточили внимание на нескольких ключевых генетических регионах. К ним относятся ген MC1R, который, как известно, участвует в образовании пигмента, и генетическая область, расположенная на половых хромосомах. Исследовательская группа дополнительно уточнила специфическое влияние этих областей генов на цвет перьев и образование пятен.
Чтобы определить, были ли эти изменения случайными или вызваны естественным отбором, ученые сравнили данные реальных наблюдений с результатами большого количества компьютерных симуляций. В чисто стохастической модели эволюции маловероятно, что некоторые генетические варианты, связанные с рыжим оперением, увеличились бы до той степени, которая наблюдается в реальности. Только добавив в модель факторы естественного отбора, можно воспроизвести тенденции генетических изменений, наблюдаемые в реальных популяциях.
Тристан Кюммель, первый автор исследования, заявил, что по сравнению со случайным моделированием эволюции частота генетического варианта, связанного с красновато-коричневыми перьями, в реальных популяциях значительно выросла за пределы того, что можно объяснить случайными факторами, что указывает на то, что естественный отбор действительно происходит.
Однако исследователи отметили, что естественный отбор не обязательно благоприятствует самому цвету перьев. Поскольку родственные гены могут также влиять на управление стрессом, иммунные реакции и даже поведенческие черты, вполне возможно, что рыжие перья являются просто побочным продуктом непрямого воздействия естественного отбора. Другими словами, возможно, другие биологические способности, связанные с этими чертами внешности, на самом деле увеличивают преимущество в выживании.
Хотя ученые установили, что естественный отбор меняет генетический состав сипух, до сих пор нет четкого ответа на вопрос, какие экологические факторы и факторы окружающей среды движут этой эволюцией. Свою роль могут сыграть такие факторы, как изменение климата, изменения в структуре добычи, изменения среды обитания и распространение болезней.
Исследовательская группа считает, что значение этого результата заключается не только в том, чтобы объяснить, почему перья совы меняют цвет, но и в том, чтобы доказать, что эволюция происходит не только за несколько миллионов лет. Исследования показывают, что всего лишь через десять поколений особей популяции диких животных уже имеют эволюционные сигналы, которые можно четко уловить с помощью геномного анализа.
В условиях непрерывных изменений глобальной окружающей среды это открытие также предоставляет положительную информацию научному сообществу, то есть некоторые виды могут обладать способностью адаптироваться быстрее, чем считалось ранее, тем самым имея возможность корректировать свои характеристики и повышать свои шансы на выживание в изменяющихся экологических условиях.
Комментарии