Генетика помогает птицам в сезонных перелётах

У сапсанов нашли ген, который как-то связан с изменениями в миграционных маршрутах.

Поведение животных зависит от генов, и птичьи сезонные миграции здесь не исключение. Расписание перелётов и определённые миграционные маршруты формируются у перелётных птиц не сразу, на это уходит много времени, пока работает естественный отбор – преимущество получают те, которые могут в неблагоприятный сезон сменить обстановку и которые знают, куда нужно лететь. Очевидно, соответствующие изменения происходят и в геноме – в популяциях становится всё больше особей, у которых появлялись «гены миграции».

Чтобы разобраться в генетических особенностях перелётных птиц, исследователи из Китайской академии наук, Бристольского университета, Института экологии растений и животных Российской академии наук несколько лет наблюдали за сапсанами. Соколов сапсанов чаще всего вспоминают в связи с  огромной скоростью, которую они развивают во время атаки – до 320 км/ч. Но у них есть и другие замечательные особенности. Среди сапсанов есть те, что круглый год живут в тёплых районах и никуда не мигрируют, но есть и такие, которые совершают очень дальние перелёты. Например, многие сапсаны гнездятся в арктических широтах, а на зиму улетают к Чёрному морю, к Каспию, в Португалию и Испанию, в Индокитай, в Латинскую и Южную Америку.

С помощью мобильных датчиков исследователи следили за более чем полусотней сапсанов из шести перелётных популяций; у тридцати пяти из них полностью прочитали геном. Кроме того, с помощью ископаемой пыльцы удалось восстановить картину климатических изменений, которые происходили на территории, где сейчас гнездятся эти шесть популяций.

В статье в Nature авторы пишут, что нынешнее разделение арктических сапсанов произошло как раз по причине изменений климата, происходивших в течение последних 10–20 тыс. лет. И маршруты, которыми они летают в тёплые края, тоже сформировались во многом из-за эколого-климатических перипетий. Таких маршрутов, кстати, оказалось 150; каждая популяция летает на юг и обратно строго по своим дорогам, и для зимовки у каждой популяции есть свои территории.

Но что же гены? Оказалось, что отличия в миграционных маршрутах сильнее всего соответствуют различиям в гене ADCY8. Или, иными словами, именно ген ADCY8 менялся сильнее всего, когда у какой-то группы соколов появлялся свой маршрут и своя зимовочная территория. ADCY8 кодирует фермент, создающий важную молекулу (циклический аденозинмонофосфат, циклоАМФ), которая необходима для передачи гормональных сигналов. Поэтому ADCY8 в той или иной степени имеет значение для самых разных физиологических процессов.

Исследователи полагают, что в данном случае имеет смысл то, как ген ADCY8 связан с настройкой долговременной памяти. Понятно, что память у мигрирующих птиц должна быть очень хорошей. Речь не о том, что изменения маршрута записываются в генах (это вообще вряд ли может быть). Однако если какой-то группе птиц вдруг  приходится искать новый маршрут, они должны суметь переучиться, то есть их память должна быть пластичной. Вероятно, изменения в гене ADCY8, которые соответствуют разным миграционным маршрутам сапсанов, как раз и помогали птицам выучить новую дорогу.

Впрочем, как именно ADCY8 связан с миграционной памятью, предстоит выяснить в будущих экспериментах. Возможно, для этого необходимо будет сравнить разные виды перелётных птиц, а также разные популяции в пределах одно вида, мигрирующие и немигрирующие. Известно, что у многих мигрирующих птиц молодняк, которые ещё ни разу никуда не летал, учится путешествовать у старших, и возможно, что от ADCY8 зависит ещё и умение воспринимать чужой опыт.

По материалам Nature.