Как наследуется желтая окраска у птиц?

Орнитологи из Университета штата Пенсильвания (США) под руководством Кевина Беннетта (Kevin Bennett), и Дэвид Тоуэса (David Toews) проанализировали геномы более ста видов американских древесниц (Parulidae). Это семейство воробьиных птиц, очень похожих на европейских пеночек, но исключительно из Нового Света, включающее 18 родов. Учёные изучали, как наследуется ген, отвечающий за желтую окраску перьев.

У большинства птиц желтый цвет обусловлен желтыми пигментами каротиноидами, которые птицы получают из пищи. Но попадут ли они в перья, зависит от гена «BCO2». Он кодирует ферменты, расщепляющие каротиноиды раньше, чем они попадут в перья. В норме у птиц, обладающих этим геном, оперение менее жёлтое, но если в нем произошла мутация или его отключили регуляторные гены, то птица приобретает ярко-жёлтый или оранжевый окрас.

Исследование показало, что у многих видов желтизна заимствована вместе с соответствующим вариантом гена миллионы лет назад при скрещивании с соседними видами.

Случаи межвидовой гибридизации редки, и еще реже гибриды оказываются плодовитыми. Но даже редкие случаи способны сильно повлиять на судьбу исходного вида из-за «возвратных скрещиваний». Если гибрид создаст пару с представителем одного из родительских видов, элементы смешанного генома могут закрепиться. Учёные называют это интрогрессией.

Отдельное внимание Тоуэс и его коллеги уделили самому обширному роду лесных пеночек – Setophaga, состоящему из 37 видов. В нем много видов с желтыми и оранжевыми элементами оперения: у одних желтое брюшко, у других – горло, у третьих есть желтые полоски на голове или на загривке, а у кого-то оранжевые пятна по бокам или оранжевая шапочка. Например, северная желтая лесная пеночка (Setophaga aestiva, см. фото вверху) – желтая целиком. Анализ последовательности ее гена BCO2 вызвал у ученых недоумение: она сильно отличалась от версий, которые встречаются у ее ближайших родственников. Зато, точно такой же вариант гена нашли у желтошапочной лесной пеночки (Setophaga pensylvanica, фото слева), а также у пеночковых певунов, относящихся к другому роду (Vermivora). Например, у синекрылого пеночкового певуна (Vermivora cyanoptera,  фото ниже). Получается, что современные жёлтые пеночки получили свою версию гена BCO2 не от предков, а от других видов пеночек посредством гибридизации.

На основе полных геномов видов, включенных в их исследование, Тоуэс, Беннетт и их коллеги не только создали общее генеалогическое древо американских лесных пеночек, но и рассмотрели, как бы оно выглядело, если бы его строили только по отдельным генам: из-за того, что виды обменивались генами, древо выглядело бы иначе.

Гибридизация позволяет видам быстро приобретать полезные признаки. Из-за этого классическая дарвиновская схема «эволюционного древа» с чёткими ветвями не всегда точна. Эволюцию птиц лучше сравнивать с «текущей рекой», где генетический материал свободно перетекает между разделяющимися линиями, создавая современное видовое разнообразие и яркость птиц.
















 
На этом рисунке – гипотетический пример того, как возвратное скрещивание могло привести к усилению жёлтой окраски прериевого лесного певуна (Setophaga discolor) в результате интрогрессии — перемещения генетического материала от одного вида в генофонд другого при гибридизации. Интрогрессия могла произойти миллионы лет назад, когда предок северной жёлтой пеночки (Setophaga aestiva) скрестился с предком прериевого лесного певуна (Setophaga discolor), а затем полученный гибрид  скрестился с еще одним лесным певуном. Из-за фрагмента гена, полученного от более желтого вида, современный прериевый лесной певун, должно быть, выглядит желтее своих предков. Рисунок Jillian Ditner.

Источник: https://www.allaboutbirds.org/news/when-evolution-painted-warblers-yellow/

Ссылка на научную статью:

Bennett K.F.P., Wood A.W., Baiz M.D., Phung L.-N., Lovette I.J., Toews D.P.L. (2025) A colorful legacy of hybridization in wood-warblers includes frequent sharing of carotenoid genes among species and genera. PLoS Biol 23(12): e3003501. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003501 

Возврат к списку