Эпигенетика может объяснить, как вьюрки Дарвина реагируют на быстрые изменения окружающей среды, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале открытого доступа BMC Evolutionary Biology.
Изучая сельские и городские популяции двух видов дарвиновских вьюрков на Галапагосских островах, исследователи смогли показать, что, хотя генетическая изменчивость очень мала, существуют существенные эпигенетические различия, которые могут быть связаны с различиями в окружающей среде, возникающими в результате урбанизация.
Сабрина МакНью, аспирант Университета штата Юта и ведущий автор исследования, сказала: «Урбанизация Галапагосских островов произошла относительно недавно, так что это хорошая возможность изучить, как животные реагируют на быстрые изменения окружающей среды».
Доктор Майкл Скиннер, старший автор из Университета штата Вашингтон, сказал: «У зябликов, которых мы изучали, эпигенетические изменения между популяциями были значительными, но наблюдались минимальные генетические изменения. Мы считаем, что эпигенетические различия могут быть наследственный компонент, который может объяснить быструю адаптацию дарвиновских вьюрков к городской среде. У этих видов вьюрков разные диеты, которые могут объяснить различия в моделях метилирования, поскольку диета, как известно, влияет на эпигенетику. Это новый механизм, который серьезно не рассматривается в эволюционной биологии в настоящее время».
Эпигенетика, особенно химическая модификация ДНК, известная как метилирование, возникла как наследуемый компонент, связанный с различиями между членами популяции, и может играть роль в молекулярной основе эволюционных изменений. Метилирование ДНК может быть вызвано окружающей средой и может влиять на экспрессию генов, что приводит к изменениям физических признаков, таких как размер.
Сабрина МакНью объяснила: «Мы не можем точно сказать, как эти различия в метилировании влияют на морфологию или физиологию вьюрков, однако интересно документировать эпигенетическую изменчивость на уровне популяции. Этот проект - первый шаг. чтобы понять, связаны ли эпигенетические изменения с адаптацией к изменяющимся условиям».
В этом исследовании авторы поймали более 1000 птиц двух видов Дарвинова вьюрка, среднего наземного вьюрка (Geospiza fortis) и малого наземного вьюрка (G. fuliginosa) в сельской и городской местности. расположен в 10 км друг от друга на Галапагосских островах. Морфологическое изучение птиц показало, что G. fortis из городской среды крупнее по всем измеренным признакам, чем их сельские собратья. Между городской и сельской G. fuliginosa не было зарегистрировано различий в размерах, что может быть связано с тем, что у этих двух видов разный рацион, и с тем, что G.fuliginosa, по мнению исследователей, менее вариабельны по размеру, чем G fortis.
Генетический анализ птиц выявил очень небольшие различия в генетическом строении между сельскими и городскими популяциями обоих видов. Анализ паттернов метилирования ДНК выявил значительные различия между городскими и сельскими популяциями для обоих видов.
В этом исследовании сравнивались всего две популяции вьюрков, поэтому нельзя с уверенностью сказать, что урбанизация является ключевым фактором, влияющим на эпигенетику или морфологию. Однако результаты согласуются с потенциальной ролью эпигенетической изменчивости в быстрой адаптации к изменяющимся условиям. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, какое прямое влияние метилирование ДНК оказывает на физические признаки и в какой степени эти паттерны метилирования могут играть роль в эволюции.