Половой диморфизм канареек связали с работой единственного гена
Половой диморфизм у мозаичных канареек определяется работой гена BCO2, который эта порода унаследовала от огненных чижей. У самок он экспрессируется сильнее, что приводит к ускоренной деградации пигментов в перьях и делает их менее яркими. Как отмечают авторы исследования в статье для журнала Science, их открытие показывает, что сложные межполовые различия в окраске птиц могут регулироваться всего одним или несколькими генами.
У многих птиц представители разных полов отличаются цветом оперения. Самцы обычно имеют яркую окраску, которая служит рекламой для самок и предупреждением для конкурентов. В то же время самки окрашены скромнее, благодаря чему привлекают меньше внимания хищников, особенно во время насиживания.
Генетические основы полового диморфизма у птиц пока изучены недостаточно хорошо. Исследовать эту тему подробнее решила команда специалистов во главе с Мигелем Карнейро (Miguel Carneiro) из Университета Порту. Они сосредоточили свое внимание на необычной породе канареек (Serinus canaria) — мозаичной.
Для большинства домашних канареек и их диких предков, которые до сих пор живут на островах Атлантического океана, половой диморфизм не характерен. Однако у мозаичной породы самцы заметно отличаются от самок: у первых больше красных участков в оперении, в частности, есть красная «маска» на голове. Это объясняется тем, что в перьях самцов выше концентрация каротиноидных пигментов.
Половой диморфизм мозаичные канарейки унаследовали от южноамериканских огненных чижей (Spinus cucullatus). Когда этих птиц скрещивают с обычными канарейками, получаются особи, которые независимо от пола окрашены в ярко-красные цвета. Еще одно скрещивание дает птиц с мозаичным фенотипом и отличиями в окраске между самцами и самками.
Чтобы вычленить гены чижей, ответственные за половой диморфизм у их потомков, исследователи проводили обратное скрещивание, формируя пары между птицами мозаичной породы и обычными канарейками. Кроме того, они полностью отсеквенировали геномы мозаичных канареек, а также представителей обычных пород и дикой популяции.
Анализ позволил выявить три кандидата на роль регуляторов полового диморфизма — это гены PTS, BCO2 и TEX12. Сравнив их экспрессию в перьях самцов и самок мозаичных канареек, исследователи обнаружили, что у последних заметно повышена экспрессия одного из них, BCO2. Данный ген производит фермент β-каротиноксигеназу 2, который локализуется в митохондриях и участвует в разложении каротиноидов.
Таким образом, неяркая окраска самок мозаичных канареек связана с тем, что в их перьях быстрее идет распад пигментов. Исследователи предполагают, что усиленная активность BCO2 в их организме определяется более высокой концентрацией женских половых гормонов эстрогенов. Впрочем, им еще только предстоит обнаружить регуляторные элементы, связывающие работу BCO2 с гормональным фоном.
Анализ генома канареечного вьюрка (S. serinus) — родственника канареек, у которого половой диморфизм выражен ярче — подтвердил важную роль BCO2 в формировании различий между окраской самцов и самок. Впрочем, у другого близкого вида с сильным половым диморфизмом, мексиканской чечевицы (Haemorhous mexicanus), различий в экспрессии этого гена между полами найдено не было. Это значит, что BCO2 — далеко не единственный ген, определяющий разницу в окраске между самцами и самками разных птиц, но у мозаичных канареек за половой диморфизм отвечает именно он.
У некоторых птиц самцы и самки не только окрашены по-разному, но и линяют в разное время. Например, у капюшонных вильсоний (Setophaga citrina) самцы линяют на две недели раньше самок и ради этого порой даже бросают гнезда с птенцами. Впрочем, как показало недавнее исследование, самки отлично справляются с выкармливанием птенцов и в одиночку.
Сергей Коленов
Они жили на территории Франции около 150 миллионов лет назад
Палеонтологи подтвердили, что по крайней мере два современных семейства морских пауков, причудливых беспозвоночных из типа хелицеровых, появились уже в середине юрского периода. К такому выводу ученые пришли, проанализировав строение тела трех их видов, которые жили около 150 миллионов лет назад на территории современной Франции. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Papers in Palaeontology. Морскими пауками (Pycnogonida) называют необычную группу беспозвоночных, которая включает более тысячи видов, обитающих в морях и океанах всего мира от прибрежных вод до ультраабиссали. Зоологи относят этих существ к отдельному классу в типе хелицеровых (Chelicerata); таким образом, с настоящими пауками их связывает лишь отдаленное родство. Анатомия морских пауков по-настоящему причудлива: например, внутрь их конечностей заходят выросты кишечника, которые, вероятно, играют роль в кровообращении. А недавно зоологи выяснили, что морские пауки — единственные членистоногие, которые регенерируют не только конечности, но и части туловища. Ученые пока мало знают о том, как морские пауки приобрели столь причудливое строение тела. Во многом это связано с тем, что в палеонтологической летописи эти существа представлены скудно. Возраст древнейших остатков морских пауков составляет 400-425 миллионов лет (что соответствует девону и силуру). К этой же группе некоторые авторы приписывают несколько ископаемых возрастом 450-500 миллионов лет (ордовик-кембрий). Однако после девона окаменелости морских пауков исчезают из палеонтологической летописи на 250 миллионов лет, вплоть до юры. К этому периоду относятся окаменелости нескольких видов морских пауков из коммуны Ла-Вульт-сюр-Рон во Франции (их возраст составляет 160 миллионов лет) и с Зольнхофенского местонахождения в Южной Германии (150 миллионов лет). Команда палеонтологов под руководством Ромена Сабру (Romain Sabroux) из Бристольского университета решила подробнее изучить остатки морских пауков из юрского периода. По словам авторов, эти ископаемые особенно важны для истории группы. Дело в том, что юрские морские пауки в целом очень похожи на современных, поэтому специалисты относят их к отряду Pantopoda, который объединяет всех ныне живущих морских пауков. Однако более ранние представители класса выглядели иначе: в частности, они обладали кольцеобразными структурами у основания конечностей и удлиненными сегментированными опистосомами. Предполагается, что они не принадлежали к отряду Pantopoda. Сабру и его соавторы сосредоточили внимание на 14 доступных для исследования экземплярах морских пауков из коммуны Ла-Вульт-сюр-Рон, которые сохранились лучше тех, что были обнаружены на местонахождении Зольнхофен. Они принадлежат к трем видам: Palaeoendeis elmii, Palaeopycnogonides gracilis и Colossopantopodus boissinensis. Исследователи проанализировали ископаемые с помощью многоугловой теневой фотосъемки и рентгеновской компьютерной микротомографии. В результате им удалось больше узнать об их анатомических особенностях, например, исследовать строение нижней части тела у голотипа P. elmii и паратипа P. gracilis. Кроме того, авторы обнаружили новую окаменелость морского паука, которая была скрыта внутри известняковой плиты, содержащей один из исследованных экземпляров. Ее предварительно отнесли к виду P. gracilis. Исследователи не нашли у экземпляров из коммуны Ла-Вульт-сюр-Рон черт строения, которые были характерны для морских пауков из ордовика и девона. Это значит, что с точки зрения анатомии юрских представителей данной группы можно отнести к современному отряду Pantopoda. Кроме того, авторы уточнили систематическое положение морских пауков из Ла-Вульт-сюр-Рон до уровня семейств. Вид P. elmii они отнесли к современному семейству Endeidae, а C. boissinensis — к другому современному семейству, Colossendeidae. Эти результаты согласуются с предыдущими предположениями палеонтологов. Однако P. gracilis авторы решили выделить в новое семейство Palaeopycnogonididae. Полученные результаты свидетельствуют, что по крайней мере два ныне живущих семейства морских пауков появились уже в середине юрского периода. Ранее мы рассказывали о том, как палеонтологи нашли предполагаемых предков тихоходок. Ими оказались беспозвоночные из группы Luolishaniidae, которые жили на земле в кембрийском периоде. Эти существа напоминали современных тихоходок строением ротового аппарата и конечностей. Однако в телах луолишаниид было больше сегментов, а конечности были длиннее. Таким образом, тихоходки в процессе эволюции становились все более мелкими, из-за чего им пришлось пожертвовать частью сегментов тела и длинными конечностями.