Слава петуху!

«Вставать с петухами» означает «вставать с рассветом» (а порой и до рассвета). Петухи, как правило, живут в сельской местности, где жизнь в целом подчинена естественным ритмам смены дня и ночи, поэтому редко доставляют особенные неудобства людям. Но бывают исключения: недавно пара пожилых французов подала в суд на соседку и ее петуха Мориса, мешающего им своими слишком ранними и громкими криками. Корин Фессо, хозяйка Мориса, убеждена в невиновности своего питомца, ведь он, по ее словам, всего лишь «делает то, что делают все петухи». N + 1 разбирается в том, что заставляет птиц поднимать шум ни свет ни заря.

«Меня не съели!»

На рассвете кричат не только петухи — именно в это время суток раздаются голоса множества птиц. По словам директора Зоологического музея МГУ имени Ломоносова, орнитолога Михаила Калякина, только в средней полосе России по утрам можно услышать представителей более 100 различных их видов.

По мнению Калякина, лучшие певцы из них — это 3–4 вида дроздов, зарянки, иволги, щеглы, пересмешки, варакушки, крапивники, славки (черноголовка и садовая). В крупных городах можно услышать зябликов, синиц, пеночек, зеленушек и жаворонков. Жалоб на их пение от жителей городов обычно не поступает, а вот ночные крики сов иногда мешают москвичам спать.

Существует несколько гипотез, объясняющих, зачем птицы поют на рассвете. Большинство из них, по словам Калякина, основаны не на экспериментальных данных, а на общих соображениях специалистов-орнитологов.

Одна из основных гипотез говорит о сигнальном значении пения птиц: таким образом самцы оповещают соседей и возможных пришельцев о том, что территория занята, привлекают своими трелями самок и, как говорят орнитологи, «налаживают звуковую среду»: передают послания «я тут, меня не съели», «я тут и покидать участок не собираюсь».

Калякин также отметил, что птицы «при пении быстро разогреваются, и есть мнение, что так они заодно „делают зарядку“, повышают тонус, готовятся к активным перемещениям, поскольку все-таки главная задача после ночевки — быстро поесть».

Вот как, например, перед рассветом поет славка-черноголовка:

Кто первым прокукарекал

К певчим птицам с дневной активностью можно отнести и домашних кур Gallus gallus. Как полагают ученые, кукареканье петухов также имеет сигнальное значение: так доминантный самец стаи показывает, кто здесь главный. Благодаря этому у него выше шансы на спаривание с самкой, больше число успешных спариваний. Доминанты могут также предотвращать попытки спаривания низкоранговых петухов.

Статус доминанта доказывается в бою. Если низкоранговый самец, недовольный своим положением в стае, решается бросить вызов доминанту, он начинает кукарекать первым в его присутствии. После этого неизбежен бой между действующим лидером и дерзким петухом. Победа для подчиненного петуха — единственная возможность стать новым доминантом в стае.

В бою петухи используют свое оружие — острые шпоры. Это роговые образования, образующиеся у птиц на крыльях или, как в случае домашних кур, на ногах. У женских особей шпоры присутствуют в зародышевом состоянии, а у петухов развиваются в естественное оружие, позволяющее нанести увечья противнику.

Поскольку куры лишены не только полноценных шпор, но и способности кукарекать, а также неадаптивных украшений вроде хохолка и серег, свисающих по шее по обе стороны от клюва (так называемой бурды), японские ученые, Цуёси Симмура (Tsuyoshi Shimmura) и Такаси Ёсимура (Takashi Yoshimura) из Нагойского университета, справедливо предположили, что в кукарекании мужских особей Gallus gallus участвуют мужские гормоны, и провели соответствующее исследование.

Хотя известно, что петухи часто кукарекают и до восхода солнца, исследователи решили доказать экспериментально, что внешние факторы не влияют на кукареканье. Для этого они посадили 40 самцов 30-недельного возраста в индивидуальные клетки, а сами клетки, по четыре вместе, поместили в свето- и звуконепроницаемые камеры сроком на 28 дней.

Первые 14 дней петухов содержали в условиях переменного освещения (12 часов яркого света и 12 часов тусклого), потом — при постоянном тусклом освещении. Исследователи также пытались сбить петухов с толку с помощью аудиозаписей петушиных песен и световых сигналов. Оба стимула предъявлялись как вместе, так и порознь, как в дневное время, так и в ночное.

Оказалось, что вызвать кукареканье внешними воздействиями можно, особенно если предъявлять оба стимула одновременно, но интенсивность и продолжительность отклика все равно будет не столь сильна, как у предрассветного кукареканья. Кроме того, в ночное время на внешние факторы не отреагировал ни один петух.

Затем ученые с помощью статистических методов сравнили, различается ли время кукареканья при содержании петухов в условиях постоянного и переменного освещения. Оказалось, что различий нет.

Таким образом, первая гипотеза ученых подтвердилась: внешние факторы не важны для кукареканья, а вокализация, скорее всего, определяется внутренними циркадными ритмами животных. Осталось выяснить, задействованы ли в этом процессе мужские гормоны.

Чтобы выяснить это, группе кастрированных петухов имплантировали капсулу с тестостерона пропианатом. Если уровень тестостерона у нормальных петухов может варьировать в зависимости от циркадных ритмов, то с такой капсулой он остается постоянным. Затем кастрированных петухов ученые поместили в прежние экспериментальные условия.

В ходе эксперимента ученые статистически сравнивали время кукареканья кастрированных и обычных петухов в условиях переменного и постоянно тусклого освещения. При смене дня и ночи разницу зафиксировать не удалось, однако, находясь в постоянных сумерках, кастрированные петухи начинали кукарекать вразнобой.

Таким образом, гипотеза об участии мужских гормонов, в частности тестостерона, в кукарекании петухов отчасти подтвердилась. Эксперимент показал, что время кукареканья определяется циркадными ритмами птиц, и намекнул на возможные молекулярно-генетические процессы, регулирующую вокализацию мужских особей Gallus gallus.

Ген кукареканья

Недавно этим же японским исследователям удалось найти ген кукареканья и раскрыть предположительный молекулярный механизм петушиной песни (и андрогены в нем ушли на второй план). На этот раз ученые вооружились не только камерами и диктофонами, но и современными молекулярно-генетическими методами исследования.

Ученые сфокусировались на интерколликулярном ядре среднего мозга птиц. Некоторые исследования прошлого века указывали, что электростимуляция этой области у пернатых может заставить их петь. Проводились подобные опыты и на петухах.

Для новой работы биологи отобрали специально выведенных для молекулярно-генетических исследований стандартизованных цыплят линии GSP и имплантировали всем мужским особям в мозг специальную капсулу с тестостероном (у контрольной группы капсула была пуста). Такую методику ранее использовали другие коллективы, чтобы заставить цыплят кукарекать до половозрелости.

Содержали цыплят, как и в предыдущем эксперименте, в изолированных камерах с переменным освещением. После того как цыплята из экспериментальной группы издавали первое «кукареку», что происходило до наступления половой зрелости цыплят из контрольной группы, исследователи брали образцы мозга у тех и других и искали в них молекулярные различия.

Поиску молекулярно-генетических различий подвергли также мозги половозрелых кур и петухов, которым не вводили тестостерон.

На эволюционной родине кур, в Юго-Восточной Азии, обитает несметное число других животных-будильников. Например, так на рассвете в тропическом лесу кричат гиббоны.

В итоге, в мозгах контрольной и экспериментальной групп обнаружились 82 различия по РНК-транскриптам. При сравнении взрослых куриц и петухов нашлось уже 368 различающихся транскриптов. Чтобы выявить гены, ответственные за кукареканье, ученые сопоставили результаты двух сравнений.

Особое внимание обратили на себя гены CCKBR и HIST1H2B7L4. Исследование транскрипции РНК в интерколликулярном ядре среднего мозга цыплят in situ показало различие в активности гена CCKBR. Именно он стал главным кандидатом в гены кукарения.

Таким образом, удалось показать, что кукареканье определяется работой холецистокининовой системы — ген CCKBR кодирует рецептор к гормону холецистокинину. Антагонистом холецистокинина в этой системе служит гормон гастрин, который вырабатывают G-клетки желудка.

Гастрин может преодолевать гематоэнцефалический барьер и взаимодействовать с холецистокининовым рецепторам, вызывая каскад реакций, приводящих к кукареканью. А за формирование этой системы у цыплят отвечает тестостерон.

Японские ученые пошли еще дальше и проверили, можно ли инъекциями гастрина вызвать кукареканье (контрольным петухам вводили физраствор). Оказалось, что инъекция гастрина в течение получаса приводила к вокализации петухов экспериментальной группы, тогда как физраствор такое воздействие не оказывал.

Возвращаясь к Корин Фессо, хозяйке петуха Мориса, — ее питомец действительно делал лишь то, что делают все петухи, и определено это биологическими особенностями мужских особей вида Gallus gallus. Будучи в изоляции от стаи, Морис инстинктивно продолжает по утрам заявлять о своем доминантном положении — и так же ведут себя все его одомашненные собратья в курятниках по всему миру.