Генерация видоспецифичного пения у певчих птиц связана с видоспецифичными паттернами генной активности в областях мозга, называемых ядрами песни, согласно исследованию, опубликованному 12 ноября в журнале открытого доступа PLOS Biology Кадзухиро Вада из Университет Хоккайдо в Японии и его коллеги. По мнению авторов, результаты могут стать многообещающим шагом к лучшему пониманию вклада нескольких генов в эволюцию поведения.
Обучение наиболее сложным двигательным навыкам, таким как пение птиц и человеческая речь, ограничено способом, характерным для каждого вида, но механизмы, лежащие в основе приобретенного поведения, специфичного для вида, остаются плохо изученными. Певчие птицы приобретают видоспецифичные песни посредством обучения, которое, как полагают, также зависит от специфичных для вида паттернов генной активности в певческих ядрах - областях мозга, которые, как известно, специализируются на обучении и воспроизведении вокала.
В новом исследовании Вада и его коллеги использовали два близкородственных вида певчих птиц - полосатого зяблика (Taeniopygia guttata) и совиного зяблика (Taeniopygia bichenovii), а также гибридное потомство от скрещивания этих двух видов. Это позволило им изучить взаимосвязь между межвидовыми различиями в экспрессии генов и производством видовых паттернов песен.
Исследователи сравнили песни птиц, которых научили петь одного и того же вида, с теми, которые слышали только песни других видов; это показало, что обучение песням в основном регулировалось видоспецифичными генетическими различиями. Затем они идентифицировали гены, чья активность в ядрах песен регулируется видоспецифическим образом либо за счет изменений в собственных регуляторных областях генов («цис-регуляция»), либо за счет изменений в других белках, влияющих на активность гена («транс-регуляция»). регулирование ).
Они обнаружили, что трансрегуляторные изменения более распространены, чем цис-регуляторные изменения, и, как правило, в первую очередь влияют на активность генов, участвующих в формировании нервных связей и передаче информации между нейронами в одном конкретном ядре песни, "RA " - считается аналогом моторной коры гортани млекопитающих у птиц.
Они идентифицировали сигнальную молекулу под названием BDNF как медиатор изменений в транс-регулируемых генах при РА со значительной корреляцией между индивидуальными вариациями количества BDNF и видоспецифичными свойствами песни. Это подтверждается тем фактом, что использование препарата для сверхактивации рецепторов BDNF изменило активность транс-регулируемых генов в RA и нарушило структуру выученных песен у взрослых зебровых вьюрков.
Эти результаты демонстрируют функциональные нейрогенетические связи между межвидовыми различиями в регуляции генов и видоспецифическим усвоенным поведением. По мнению авторов, будущие исследования, основанные на этих выводах, могут выявить специфические регуляторные изменения генов, которые лежат в основе эволюции видоспецифического усвоенного поведения.
«Мы считаем, что речь идет не только о пении птиц», - сказал ведущий автор Казухиро Вада. «Наше исследование - многообещающий шаг к пониманию того, как изменения в регуляции генов могут в конечном итоге привести к эволюции видового поведения животных».