Как кукушки научились подделывать яйца
Исследование показало, что эта особенность закреплена на W-хромосоме и в митохондриальной ДНК, что помогает кукушкам избегать обнаружения и способствует образованию новых биологических видов.
Международная команда биологов проанализировала геномы 298 обыкновенных и 50 восточных кукушек. Оказалось, что признаки, отвечающие за точную имитацию яиц, передаются от матери к дочери через W-хромосому и митохондриальный геном.
Кукушки сбрасывают яйца в гнезда других птиц. Если яйцо отличается по цвету, хозяин может его выбросить. Поэтому точное совпадение окраски — вопрос выживания. Ученые давно думали, что за этот процесс отвечают гены, передаваемые по женской линии, ведь именно самка откладывает яйца.
«Мы использовали три независимых метода: изучили филогению по мтДНК и W-хромосоме, проверили связи между генетикой и географией, а также сравнили родственных особей. Все подтвердили: тип яйца тесно связан с материнскими гаплогруппами», — сказал Джастин Мерондун из Университета Людвига Максимилиана.
Кукушки из одной материнской линии откладывали яйца одного типа, даже если жили в разных местах и имели разную остальную наследственность.
Гены, которые красят яйца
Ученые нашли, что среди генов с ключевыми мутациями, связанными с синим цветом яиц, преобладают гены окислительного фосфорилирования. Они участвуют в производстве порфиринов — пигментов, определяющих окраску яиц.
На W-хромосоме выделили ген LOC128850245. Он близок к гену NDUFAF4, который работает в митохондриях. Этот ген сильнее всего отличался у кукушек с синими и пятнистыми яйцами. У кукушек с синими яйцами накапливались определенные мутации в генах, связанных с митохондриальными процессами.
«Изменения в митохондриях влияют на синтез пигментов скорлупы. Это объясняет, почему материнская наследственность играет главную роль в эволюции мимикрии», — заявил Йохен Вольф.
Как появился синий цвет
Ген, отвечающий за синий цвет, появился около 1,4–2,6 миллиона лет назад — раньше, чем считалось. Интересно, что в одной материнской линии (MCC3) произошел возврат к пятнистым яйцам, хотя синий гаплотип сохранился. Ученые считают: если новый хозяин не различает цвет яиц, кукушке невыгодно тратить ресурсы на пигмент.
Новые виды без географической изоляции
Материнская наследственность создает условия для формирования новых видов. Кукушки, специализирующиеся на разных хозяевах, образуют «гены» — популяции, адаптированные к конкретному виду. Кукушки из разных ген живут рядом, но не скрещиваются, так как их яйца предназначены для разных хозяев. Это пример симпатрической специации — формирования видов без географической изоляции.
«Кукушки не узнают хозяев по внешности или поведению. Их выбор места для кладки запрограммирован генетически и передается от матери к дочери», — сказал Мерондун.
Исследование впервые показало на геномном уровне, как материнская наследственность формирует сложные адаптации. Это поможет изучать других паразитов и решать вопросы сохранения биоразнообразия. В будущем ученые хотят выяснить точные молекулярные механизмы, чтобы разработать методы защиты редких птиц от паразитирования кукушек.