Суперген сделал белошейных зонотрихий агрессивнее
Агрессивность и территориальное поведение белошейных зонотрихий зависят от работы одного гена, который входит в состав более крупного супергена. К такому выводу пришли исследователи, проанализировав поведение двух морф этого вида, отличающихся окраской и поведением. Оказалось, что различия между агрессивными и более мирными птицами зависят от экспрессии гена, который кодирует рецептор гормона эстрадиола. Как отмечают исследователи в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, это один из немногих случаев, когда черты поведения удалось связать с конкретными генетическими вариантами.
Многие особенности поведения животных имеют наследственную природу и изменяются в процессе естественного отбора. К сожалению, ученым непросто связать конкретные гены и генетические комплексы с поведенческими чертами. До сих пор сделать это удалось лишь для отдельных видов. Например, у полевок из рода Microtus изменчивость генов, связанных с вазопрессиновой системой, отражается на способности отдельных особей взаимодействовать с сородичами. А у куликов турухтанов (Philomachus pugnax) хромосомная инверсия влияет на репродуктивную стратегию самцов.
Несколько десятилетий назад орнитологи обнаружили у белошейных зонотрихий (Zonotrichia albicollis), североамериканских певчих птиц из отряда воробьинообразных, инверсию на второй хромосоме, которая охватывает около тысячи генов. Она получила название ZAL2m. У особей обоего пола, несущих вариант ZAL2m на одной из двух хромосом, брови окрашены в ярко-белый цвет. У их сородичей, которые не имеют данной особенности, то есть гомозиготны по стандартному варианту ZAL2, брови имеют бежевый оттенок. Почти все пары состоят из птиц, принадлежащих к двум различным морфам, что позволяет ZAL2m сохраниться в популяции.
Помимо окраски, ZAL2m влияет на склонность зонотрихий к агрессии. Наблюдения в дикой природе и в неволе показали, что белобровые особи намного драчливее птиц с бежевыми бровями и более яростно защищают территорию. Редко встречающиеся особи, которые имеют две копии ZAL2m, отличаются еще большей агрессивностью.
Команда специалистов во главе с Дженнифер Мерритт (Jennifer R. Merritt) из Университета Эмори решила выяснить, как именно вариант ZAL2m повышает агрессивность зонотрихий. Из предыдущих исследований им было известно, что его наличие связано с повышенным уровнем гормонов тестостерона и эстрадиола, которые связаны с агрессией и территориальным поведением. Однако искусственное снижение концентрации данных веществ не сделало носителей ZAL2m более мирными.
Исследователи предположили, что наличие ZAL2m не увеличивает экспрессию стероидных гормонов, а повышает чувствительность к ним. На это указывает тот факт, что в состав данной инверсии (авторы рассматривают ее в качестве супергена) входит ген ESR1, который кодирует эстрогеновый рецептор α. Варианты данного гена в составе ZAL2m и ZAL2 отличаются между собой и, скорее всего, поведенческие различия морф связаны с мутациями в регуляторных последовательностях ESR1.
Воспользовавшись антисмысловыми олигонуклеотидами, члены команды подавили экспрессию ESR1 в миндалевидном теле зонотрихий. В результате драчливость белобровых особей снизилась до того же уровня, что и у их сородичей с бежевыми бровями. При этом у обработанных белобровых птиц, в отличие от сородичей из контрольной группы, искусственное введение эстрадиола не провоцировало повышение агрессии. Так авторы подтвердили идею, что различия в агрессивности двух морф зонотрихий связаны с работой эстрогенового рецептора α.
Анализ экспрессии ESR1 в мозге и культурах тканей зонотрихий показал, что его активность регулируется как генетическими, так и эпигенетическими факторами — например, метилированием регуляторных участков. У особей с вариантом ZAL2m количество метильных меток было выше. Кроме того, ESR1 оказался связан с сетью из 157 генов, 115 из которых расположены внутри супергена ZAL2m.
Также исследователи оценили агрессивность нескольких диких самцов зонотрихий, проиграв им голос соперника, после чего птиц отловили и изучили их мозг. Оказалось, что уровень экспрессии супергена ZAL2m в мозге птицы хорошо предсказывает степень территориального поведения. При этом экспрессия ESR1 отличается у разных морф по крайней мере в трех областях мозга. Если в миндалине данный рецептор активнее вырабатывается у белобровых самцов, то в медиальной преоптической области и гипоталамусе его уровень выше у самцов с бежевыми бровями. Это делает последних менее агрессивными, но заставляет больше вкладываться в заботу о потомстве.
Белошейными зонотрихиями интересуются не только генетики, но и специалисты по эволюции культуры. Недавно мы рассказывали об исследовании, авторы которого проследили, как менялся репертуар этих птиц на протяжении последних десятилетий. Оказалось, что всего за шестьдесят лет «вирусная» песня зонотрихий, зародившаяся на западе Северной Америки, почти полностью вытеснила традиционный вариант.
Сергей Коленов
Однако они чуть чаще обращали внимание на крики собственного потомства и на крики детенышей низкоранговых самок
Приматологи из Германии и Индонезии исследовали реакцию самцов промискуитетных хохлатых макаков на крики детенышей. Выяснилось, что самцы этого вида в целом не склонны к заботе о потомстве, нечасто реагируют на такие крики и вмешиваются в конфликт. Однако это случается чаще, если кричит их собственный детеныш, детеныш самки, с которой самец в дружеских отношениях или детеныш низкоранговой самки. Вероятно, самцы способны отличать своих детенышей или помогать тем, кому в самом деле требуется помощь. Результаты опубликованы в International Journal of Primatology. Хохлатые макаки (Macaca nigra) живут на острове Сулавеси в группах, состоящих из несколько самок и меньшего количества самцов. Как и многие приматы, они ведут промискуитетный образ жизни, поэтому самцы не могут быть уверены в своем отцовстве. Любая форма отцовской заботы у этого вида вероятнее всего будет ограничена определенными ситуациями, однако она может иметь место, поскольку детская смертность среди хохлатых макаков высокая. Одно из предыдущих исследований Дафны Керхоас (Daphne Kerhoas) из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка и ее коллег показало, что самцы хохлатых макаков иногда формируют с детенышами что-то вроде дружеской диады и проводят друг с другом больше времени. Однако выяснилось, что эту связь лучше объясняет не отцовство самцов, а их дружба с матерью детеныша. Вероятно, это увеличивает вероятность спариваться с этой самкой в дальнейшем. Теперь Керхоас с коллегами из Германии и Индонезии исследовала, как самцы хохлатых макаков реагируют на крики детенышей, которые те издают во время конфликтов с другими самцами и самками или — что случается реже — с другими детенышами. В таких ситуациях детенышам может быть нужна помощь прямо сейчас, и самцы должны быть заинтересованы в сохранении своего потомства, если, конечно, они способны его отличать на слух. Тогда самцы могут мирно вмешиваться в конфликт. Если же свое потомство они не отличают, по крайней мере они могут стремиться сберечь потомство самок, с которыми планируют спариваться. Ученые наблюдали за тремя группами приматов, живущими в заповеднике Тангкоко (Сулавеси, Индонезия). В каждой группе было от 13 до 25 размножающихся самок и от 4 до 11 взрослых самцов. Детенышей во всех группах было 35, но 5 из них не дожили до года. Исследователи также фиксировали, как часто самцы взаимодействуют с самками, чтобы понять, находятся ли они в дружеских отношениях. Для всех детенышей ученые определили наиболее вероятного отца с помощью анализа ДНК из фекалий. Самцы реагировали на крики детенышей не очень часто: из 2637 зафиксированных криков только 314 привлекли самцов (около 12 процентов всех случаев). Чаще всего на крик детеныша реагировал один самец (275 случаев), реже — двое (37 случаев) и в двух случаях — трое самцов. На крики собственного потомства самцы обращали внимание несколько чаще — с вероятностью 2,4 процента против 1,6 процента. Также они реагировали чаще, если детеныш был их другом (2,7 процента против 1,8), или если их другом была мать детеныша (2,4 процента против 1,8). Самцы охотнее отзывались на крики детенышей низкоранговых самок (2,2 процента против 1), которые более уязвимы. Также влиял ранг самого самца — высокоранговые особи отзывались с вероятностью в 2,1 процента, а макаки с самым низким рангом — с вероятностью 1,5 процента. А вот присутствие матери никак не повлияло на реакцию самцов. Полученные данные авторы рекомендуют интерпретировать осторожно. Вероятно, самцы могут распознавать свое потомство — основываясь на своем ранге (альфа-самец оплодотворяет большинство самок в группе), на том, как часто они спаривались с их матерью или на внешних признаках. Если так, то можно предположить ограниченную отцовскую заботу у этих приматов, направленную в основном на то, чтобы детеныши выжили. Не исключено, что они ошибочно принимают детенышей за своих. То, что самцы в целом нечасто отзываются на крики детенышей и вмешиваются в конфликт, может объясняться тем, что они оценивают свои риски: низкоранговый самец может просто не захотеть вступать в потенциальный конфликт с другим самцом. Еще возможно, что самцам просто не хватает времени (учитывая то, что один самец может быть отцом сразу многих детенышей), или самцы и детеныши не получают никакой выгоды от отцовской заботы на постоянной основе. Ранее ученые выяснили, что самцы шимпанзе, которые тоже не формируют моногамных пар, проявляют отцовскую заботу и проводят со своими детенышами больше времени, чем с другими, до тех пор, пока тем не исполняется полтора-два года. А вот самцы мармозеток активно заботятся о потомстве — и это помогает детенышам выживать.