Ген, недавно связанный с миграционными паттернами златокрылых и синекрылых камышевок, может пролить свет на давний вопрос о том, как птицы мигрируют на такие большие расстояния.
Новое исследование, проведенное учеными из Университета штата Пенсильвания и Лаборатории орнитологии Корнелла, впервые объединило секвенирование всего генома и технологию отслеживания миграции, чтобы точно определить один ген, связанный со сложным набором признаков, определяющих миграционное поведение. Эти результаты могут иметь важные последствия для сохранения сокращающихся популяций златокрылых камышевок. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences и описывает ген, связанный с неврологическим расстройством у людей.
«Великие миграции мира вдохновляли людей на протяжении сотен лет», - сказал Дэвид Тэйвс, доцент биологии Университета штата Пенсильвания и руководитель исследовательской группы. «Миграция птиц особенно увлекательна, потому что мелкие виды в основном перемещаются в одиночку, ночью и на больших высотах, поэтому люди не всегда видят, как это происходит. Они у вас на заднем дворе, а потом их нет».
Миграция у птиц невероятно сложна и включает набор неврологических, физиологических и поведенческих черт. Исследователям уже несколько десятилетий известно, что миграция имеет генетический компонент. Недавние исследования на птицах выявили большие области генома, включающие сотни генов, связанных с миграцией, но определить конкретную роль каждого отдельного гена оказалось труднее.
«В этом исследовании мы обнаружили только один ген, связанный с конечным местом зимовки златокрылых и синекрылых славок», - сказал Тэйвс.
Исследователи изучили модели миграции златокрылых и синекрылых славок, генетически сходных видов, которые размножаются на Среднем Западе и северо-востоке США. Некоторые птицы каждого вида мигрируют на зимовку в Центральную Америку, от Панамы до Гватемалы, тогда как другие путешествуют дальше в Южную Америку, прежде всего в Венесуэлу. Птицы обычно возвращаются в одни и те же места размножения и зимовки каждый год.
Члены исследовательской группы из Университета Толедо ранее определили конкретные места зимовки этих птиц. Они поместили геолокаторы, небольшие рюкзаки с датчиками света, на птиц, пойманных в местах размножения в США. Геолокаторы зафиксировали уровень освещенности в их среде, которую исследователи проанализировали, когда птицы были пойманы в следующем году в местах их размножения.
«Эти уровни освещенности позволяют вам рассчитать приблизительное местоположение птиц на пути их миграции и в местах их зимовки, основываясь на времени восхода и захода солнца и некоторых других факторах», - сказал Генри Стреби из команды Толедо.«Эта информация особенно важна для управления охраной златокрылых камышевок, численность которых в Аппалачах быстро сокращается. Усилия по сохранению были сосредоточены на защите мест размножения, что важно, но снижение численности также тесно связано с изменением и разрушением среды обитания. на зимовках."
«Всеобщее внимание к пожарам в бассейне Амазонки подчеркивает важность этих мест обитания в Южной Америке, а эти перелетные птицы иллюстрируют неразрывную связь между полушариями», - сказал Тэйвс.
Важно отметить, что команда из Толедо взяла генетические образцы у перелетных птиц, что позволило группе исследовать генетические различия между птицами, зимующими в Центральной и Южной Америке. Большинство этих различий произошло в небольшой области на Z-хромосоме птицы, хромосоме, определяющей пол, подобно X- и Y-хромосомам у людей. В этом регионе присутствовал только один ген, названный VPS13A.
Хотя этот ген еще не имеет какой-либо известной функции у птиц, у людей он связан с нейродегенеративным заболеванием хореей-акантоцитозом, которое влияет на движение.
«По мере того, как мы лучше понимаем роль этого гена в организме человека, мы также можем получить важные сведения о его роли в миграции птиц», - сказал Тэйвс. «На данный момент это очень спекулятивно, но мы думаем, что это может быть связано с очисткой активных форм кислорода, которые представляют собой свободные радикалы, которые могут накапливаться во время длительной миграции и повреждать клетки. Мы хотели бы провести дополнительные исследования, чтобы узнать, когда и как. В каких тканях этот ген экспрессируется у этих птиц. Но поскольку златокрылые камышевки сталкиваются со снижением численности, мы можем сначала выяснить, связан ли этот ген с миграцией у какого-либо из других 50 или около того мигрирующих видов певчих птиц, что может обеспечить более податливый анализ. способ изучения ген."
По мнению исследователей, этот ген является целью естественного отбора у птиц, зимующих в Южной Америке.
"И это действительно здорово, потому что мы не всегда видим, как естественный отбор работает в современных временных рамках для чего-то вроде миграционных признаков, которые существуют уже давно."