Еволюція дарвинових в`юрків була відстежено на генетичному рівні
Дослідники точно виявили гени, які визначають велике розмаїття форм і розмірів дзьобів дарвинових в`юрків (Geospizinae) - птахів, яких прийнято вважати найяскравішим прикладом природного відбору. Саме цих пернатих вивчав свого часу Чарльз Дарвін, подорожуючи по Галапагоським островам і виявивши там ізольовані групи цих птах.
Середній земляний в`юрок відрізняється від великого земляного в`юрків розміром дзьоба (фото Peter R. Grant).
Рік тому вчені змогли ідентифікувати ген, який визначає форму дзьоба в`юрків. Тепер же вони змогли виявити інший ген, "контролюючий" розмір дзьоба. Варіації цього гена і лягли в основу еволюційного зміни, яке дослідникам довелося спостерігати в 2004-2005 роках, під час посухи на Галапагоських островах. Тоді розміри дзьоба однієї популяції зменшилися, що дозволило уникнути конкуренцію за джерела їжі, причому зміни відбулися і на генетичному рівні.
"Ми задавалися питанням, чи можливо ідентифікувати гени, що лежать в основі такої еволюції в природної популяції, - коментує Лейф Андерссон (Leif Andersson), генетик з університету Упсали. - У результаті ми дійсно виявили гени, які відіграють певну роль у таких еволюційних змінах".
Історія невеликих пташок почалася близько двох мільйонів років тому, коли загальний предок всіх в`юрків дістався до Галапагосов. До 1835 році, коли Чарльз Дарвін відвідав острови під час свого плавання, цих птахів налічувалося більше десятка видів, причому кожен вид освоїв свою екологічну нішу. Деякі з них мали масивними дзьобами і могли розколювати насіння, інші ж мали тонкими дзьобами і здатністю вивуджувати комах з щілин в деревах. Були також і м`ясоїдні особини з гострими дзьобами.
Великий земляний в`юрок (фото K. Thalia Grant).
Прагнучи вивчити генетичну основу цього розмаїття, дослідники порівняли геноми 60 птахів, представників шести видів дарвинових в`юрків, а також 120 зразків інших видів, щоб виявити точні филогенетические відносини. Як і очікувалося, у тісно пов`язаних видів були найбільш схожі геноми.
Однак у шести видів в`юрків одна область геному корелювала з розмірами в більшій мірі, ніж у споріднених видів. У невеликих видів була одна і та ж різновид даної області генома, у великих - інша, а ось у середніх видів - щось середнє з цих двох різновидів. На думку вчених, за розмір відповідав конкретний ген з цієї області під назвою HMGA2 - як відомо, він впливає на розмір і структуру морд у багатьох інших тварин. Подальший аналіз показав, що у в`юрків Дарвіна ген HMGA2 грає важливу роль в регулюванні розмірів дзьоба.
Потім дослідники розглянули роль гена під час драматичного еволюційного події. Після того як в 2003 році Галапагоські острови зазнали неймовірної посухи, багато з середніх земляних в`юрків (Geospiza fortis) померли від голоду, тому що не змогли конкурувати з більш великими видами наприклад, з Geospiza magnirostris, нещодавно колонізованих острів і здатним поїдати великі насіння.
Після посухи середні земляні в`юрків, яким вдалося вижити, виявилися птахами з меншим розміром дзьобів, ніж у загиблих особин. Ймовірно, це пояснюється тим, що їм вдавалося поїдати дрібні насіння (в той час як конкуренти цю їжу уникали).
Аналіз ДНК середніх земляних в`юрків, що жили за часів посухи, показав: варіація HMGA2, "дарівшая" їм великий дзьоб, була більш поширена серед птахів, які померли від голоду. Цей генетичний варіант, ймовірно, відповідальний за загальне зменшення розмірів дзьоба.
Відмінності між дарвинова вьюрками помітні не тільки в їх зовнішності, але і в способі життя (фото B. Rosemary Grant).
Висновки дослідження торкнулися нові питання біології, наприклад, вченим ще належить з`ясувати, коли саме виникли ці варіації генів і як вони поширилися між видами. Також необхідно зрозуміти, що саме було першопричиною найперших змін.
Повний опис наукової роботи було опубліковано в журналі Science.
