Бриджит фон Холдт наиболее известна своей работой с собаками и волками, поэтому она была удивлена, когда биолог-орнитолог отвел ее в сторону и сказал: «Я действительно думаю, что вы можете помочь мне решить эту проблему». Поэтому она обратилась к тайне, над которой он боролся более 20 лет.
"Я люблю сложные задачи и особенно работаю над новыми вопросами!" сказал фон Холдт, доцент экологии и эволюционной биологии в Принстоне.«Мне представили новую проблему в совершенно новой системе, что дало невероятную возможность изучить, как разные экологии могут способствовать развитию разных моделей эволюции».
Бороводом и биологом был Том Смит, посвятивший свою карьеру изучению зябликов, особенно чернобрюхих зябликов (Pyrenestes ostrinus), в Камеруне и в своей лаборатории в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.
Он и его коллеги потратили годы на изучение того, почему у одних из этих вьюрков маленькие клювы, а у других большие. Большая часть их оригинальной работы определила различия в твердости семян, которые они едят, история, очень похожая на историю дарвиновских вьюрков. Смит, профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а также директор-основатель Центра тропических исследований, создал гнездовую колонию этих вьюрков, чтобы понять наследование размера клюва.
Результат был поразительно и элегантно прост: менделевская генетика, наиболее известная поколениям старшеклассников благодаря квадратам Пеннета. Больший клюв был доминирующей чертой, поэтому два родителя с маленьким клювом могли иметь потомство только с маленьким клювом, но если бы у одного из родителей был большой клюв, у их потомства было бы сочетание больших и маленьких клювов, что идеально соответствовало схеме 3: 1. предсказано Грегором Менделем столетия назад.
"Вы никогда не получите это!" сказал фон Хольдт со смехом. «Признаки редко показывают такой чистый образец наследования, особенно черты, которые очень важны для приспособленности в дикой популяции».
Эта менделевская закономерность была ключом, сказал фон Холдт. С новой технологией для анализа всего генома, в сочетании с многолетними экологическими данными и идеями Смита, у них было все необходимое, чтобы найти и понять гены, стоящие за этой загадкой.
Смит обнаружил менделевский паттерн у этих камерунских птиц путем наблюдения, но не смог идентифицировать ген, ответственный за него. Но когда фон Холдт сравнила гены птиц с большим клювом и их собратьев с меньшим клювом, она обнаружила один участок ДНК - 300 000 пар оснований, по-видимому, унаследованный как фрагмент, - который всегда различался у вьюрков с большим и маленьким клювом. размер. И прямо в середине этого фрагмента хромосомы находился ген IGF-1, знакомый фон Хольдту по собачьей генетике.
«У собак это гигантский ген в прямом и переносном смысле», - сказала она. «Это ген фактора роста. У собак, если вы измените способ его выражения, всего несколькими генетическими изменениями вы можете превратить собаку нормального размера в карликовую собаку размером с чайную чашку».
Ген может влиять на определенный признак или на все животное, в зависимости от того, где он расположен в геноме и когда он выражен. «Если этот ген выражен сильнее, вы ожидаете большего признака: большего тела, большей ступни, большего уха, чего бы он ни контролировал. Тогда легко представить, что с небольшим изменением этого гена признаки могут очень легко измениться. изменение размера или формы. Мы подозреваем, что это история с этими клювами», - сказал фонХольдт.
Смит и его коллеги уже определили, что размер клюва влияет на диету - независимо от того, питаются ли зяблики крупными или мелкими семенами, - но, похоже, это никак не повлияло на выбор партнера. «Самки не предпочитают самцов с большим клювом, и наоборот», - сказал фон Холдт.
У этих птиц клюв был единственной чертой, меняющей размер; в остальном крупноклювые и мелкоклювые чернобрюхие крекеры идентичны. Но Смит также обнаружил третью форму этих вьюрков, которую он назвал «мега» разновидностью, с еще большим клювом и большим общим размером тела.
Изучив гены, фон Холдт обнаружил, что «мега» генетически отличается от морфов с маленьким и большим клювом. Он не только несет две копии большого аллеля, как у большеклювых вьюрков, но также имеет другие хромосомные изменения, по-видимому, продукт дополнительного эволюционного шага.
ВонХольдт сказала, что ценит возможность отвлечься от своих обычных тем. «Собаки и волки помогли мне задать волнующие меня вопросы, от приручения до сохранения», - сказала она, например, о своей работе с волками в Йеллоустонском национальном парке. «Есть так много всего, что можно исследовать помимо собак. Это была прекрасная возможность наладить новое сотрудничество, подумать о другой проблеме и использовать новые методы для решения старого вопроса».