Чилийская утка и филиппинский селезень вывели потомство с половым диморфизмом
Орнитологи описали необычный случай гибридизации двух видов уток. Самка чилийской свиязи и самец филиппинской кряквы сформировали пару в нидерландском питомнике и вывели четырех птенцов. Оба родительских вида утратили половой диморфизм — однако у гибридного потомства он вновь проявился. Авторы надеются, что изучение подобных гибридов поможет больше узнать об эволюции окраски у уток. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Ecology and Evolution.
Самцы и самки многих видов птиц хорошо отличаются друг от друга. Самцы обычно (хотя и не всегда) ярче и крупнее, ведь им нужно завоевывать интерес потенциальных партнерш и держать в страхе соперников. Самки же окрашены скромно — это позволяет не привлекать лишнего внимания хищников во время насиживания яиц и выкармливания птенцов. В качестве примера такого полового диморфизма можно привести хорошо всем знакомых крякв (Anas platyrhynchos). У селезней этого вида ярко-зеленые головы и светло-серые тела, а вот оперение самок коричневатое с многочисленными пестринами.
Некоторые родственники крякв, впрочем, отказались от полового диморфизма. У таких видов уток оба пола приобрели одинаковую окраску — либо яркую, как у самцов, либо скромную, как у самок. Какие именно механизмы подталкивают эти эволюционные изменения, пока не до конца ясно.
Орнитолог Енте Оттенбюргс (Jente Ottenburghs) из Вагенингенского университета и научно-исследовательского центра и владелец питомника водоплавающих птиц Ян Хартеман (Jan Harteman) описали необычный случай, который позволяет по-новому взглянуть на данную проблему. Весной 2020 года в питомнике Хартемана сформировалась гибридная пара уток: самка чилийской свиязи (Anas (Mareca) sibilatrix) выбрала в качестве партнера самца филиппинской кряквы (Anas luzonica). В природе у них не было бы шансов встретиться: чилийские свиязи обитают на юге Южной Америки, а филиппинские кряквы, как следует из их названия, на Филиппинском архипелаге и некоторых соседних островах.
Пара произвела восемь яиц, из которых вывелось четыре утенка — две самки и два самца. Заботу о них взяли на себя сотрудники питомника. Когда птенцы достигли половой зрелости, они разбились на две пары, в одной из которых самка отложила шесть неоплодотворенных яиц. Судя по всему, все гибридные утята бесплодны. Это неудивительно, ведь виды, к которым принадлежат их родители, разделены примерно 13 миллионами лет независимой эволюции.
Хотя до этого никто не регистрировал союзов чилийских свиязей и филиппинских крякв, сама по себе эта история не слишком примечательна: утки с разных концов Земли нередко дают гибридное потомство в неволе. Внимание Оттенбюргса и Хартемана привлекло другое. Оба родительских вида отказались от полового диморфизма: у чилийских свиязей оба пола яркие (на голове у них расположен участок зеленого оперения, а грудь полосатая), а у филиппинских крякв — скромно окрашенные (общий тон их оперения серовато-коричневый, а головы рыжеватые с темной шапочкой). Однако у гибридных особей самцы хорошо отличаются от самок. У первых на голове есть зеленые полосы, похожие на те, что характерны для чилийских свиязей; а вторые скорее напоминают филиппинских крякв.
Согласно предыдущим исследованиям, за половые различия в окраске уток отвечают женские гормоны эстрогены. Стандартная расцветка этих птиц — яркая, как у самцов. Однако у самок высокие концентрации эстрогенов направляют развитие по иному пути, окрашивая их оперение в скромные маскировочные тона. Когда исследователи удаляли половые железы у селезней обыкновенных крякв, те сохраняли привычную расцветку, в то время как самки после аналогичной операции становились яркими как самцы. А если во время линьки делать селезню инъекции эстрогенов, у него разовьется скромная окраска.
Потеря полового диморфизма у уток, вероятно, также связана с различиями в уровне гормонов. Для видов, у которых оба пола яркие, скорее всего, характерно подавление синтеза эстрогенов как у самцов, так и у самок. Напротив, если селезни и утки одинаково скромные, то эстрогены производятся у обоих полов. Оттенбюргс и Хартеман предполагают, что утки без полового диморфизма обзавелись генами-регуляторами, которые управляют метаболизмом эстрогенов. Наличие полового диморфизма у потомства двух видов уток без полового диморфизма указывает, что эти гены могут располагаться на половых хромосомах. Изучение гибридных особей, подобных тем, что появились в питомнике Яна Хартемана, поможет определить, что это за гены и где именно они находятся.
Появление гибридного потомства — далеко не самая необычная вещь, которая может произойти с уткой в неволе. Например, один самец австралийской лопастной утки (Biziura lobata), выращенный в неволе в 1980 годах, научился имитировать стук двери и фразу «you bloody fool» («чертов дурак»), а еще один подражал кряканью утки другого вида.
Сергей Коленов
Исследователи определили пол и индивидуальную принадлежность особей, оставивших следы
Американские зоологи нашли способ изучать белых медведей, не беспокоя их. Исследователи продемонстрировали, что из снега, собранного из следов этих хищников, можно извлечь достаточно генетического материала, чтобы определить пол и индивидуальную принадлежность особи, которая их оставила. Этот подход позволит исследовать перемещения и поведение белых медведей без лишнего стресса для них и без серьезных затрат. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Frontiers in Conservation Science. Изучение белых медведей (Ursus maritimus) — непростая задача, ведь они живут в труднодоступных частях Арктики и значительную часть жизни проводят на морском льду. Для сбора информации об этих хищниках зоологи, как правило, с вертолета стреляют дротиком со снотворным, после чего проводят с уснувшими животными все необходимые процедуры: измеряют их, взвешивают, собирают генетический материал и снабжают GPS-передатчиками для отслеживания перемещений. Однако эту стандартную практику в последнее время критикуют за то, что она подвергает медведей сильному стрессу и теоретически может быть опасной для их здоровья. Кроме того, из-за антропогенных изменений климата толщина морского льда в Арктике сокращается, так что найти подходящее место для посадки вертолета и работы целой команды ученых становится все труднее. Существует несколько альтернативных подходов к исследованию белых медведей, но ни один из них не идеален. Например, биопсия, которую проводят с вертолета, хотя и не предполагает усыпления животных, все равно вызывает у них беспокойство из-за шума. А сбор медвежьей шерсти для генетического анализа требует много усилий и далеко не всегда позволяет получить достаточно материала для исследований. Команда зоологов под руководством Эндрю фон Дюка (Andrew Von Duyke) из Департамента управления дикой природой в городе Уткиагвик на Аляске предложила метод изучения белых медведей, который не требует отлова этих животных, не представляет для них никакой угрозы и при этом позволяет собрать о них много ценной информации. Он основан на использовании экзогенной ДНК, которая содержится в окружающей среде, например, воздухе, воде и почве. В случае белых медведей это генетический материал из отмерших с поверхности лап клеток эпидермиса, которые зверь оставляет на снегу при ходьбе. Исследователи предположили, что, собрав образцы снега из медвежьих следов, можно выделить из них достаточно ДНК, чтобы по ней определить пол и индивидуальную принадлежность особи. Чтобы проверить эту идею, фон Дюк и его коллеги взяли образцы снега с тринадцати свежих следовых дорожек, оставленных белыми медведями на суше и ледовом припае у двух прибрежных деревень на севере Аляски (на каждой дорожке сбор проб осуществлялся с десяти отдельных отпечатков лап). При этом во время работ исследователи передвигались на снегоходах и не контактировали с медведями, благодаря чему удалось полностью исключить беспокойство этих хищников. Проанализировав собранный материал, авторы обнаружили митохондриальную ДНК белых медведей в образцах, собранных на одиннадцати дорожках из тринадцати. При этом в пробах с шести дорожек содержалось достаточно ядерной ДНК, чтобы провести генотипирование и определить индивидуальную принадлежность и пол особей. В результате выяснилось, что шесть следовых дорожек принадлежали одной самке и пяти разным самцам. При этом в контрольных пробах, которые были собраны за пределами отпечатков лап, медвежьего генетического материала не оказалось. Результаты исследования демонстрируют, что генетический анализ снега из следов белых медведей позволяет почти в половине случаев установить индивидуальную принадлежность и пол особи, которая их оставила. Это сравнимо с результатами, которые зоологи получают при анализе шерсти и фекалий этих хищников. Таким образом, анализ экзогенной ДНК из следов белых медведей на снегу может стать эффективным методом, с помощью которого будут исследовать перемещения и поведение представителей данного вида. Этот подход позволяет собрать много материала (поскольку медвежьи следы встречаются в Арктике часто), дешев и не опасен для животных. Из-за антропогенных изменений климата морской лед в Арктике тает все раньше и устанавливается все позже. В результате период, в течение которого белые медведи не могут охотиться и вынуждены голодать, теперь длится намного дольше, чем несколько десятилетий назад. В будущем ситуация только ухудшится. По оценкам зоологов, из-за нехватки морского льда к 2100 году большинство популяций белых медведей вымрут или окажутся на грани вымирания.