У світі тварин птахи є одними з найяскравіших істот. Але як виникло таке розмаїття дивовижно забарвлених видів птахів?
Майже всі птахи з яскраво-червоним, помаранчевим та жовтим оперенням або дзьобами використовують групу пігментів, званих каротиноїдами, для створення своїх кольорів. Проте вони не можуть виробляти каротиноїди самостійно і змушені отримувати їх з їжі, зокрема рослин.
Папуги є винятком із цього правила, оскільки вони еволюціонували та розробили абсолютно новий спосіб створення пігментів — псіттакофулвіни.
Хоча вчені вже деякий час знають про ці різні пігменти, розуміння біохімічних та генетичних основ їх використання для різноманітного забарвлення залишалося неясним. Проте два нещодавні дослідження, присвячені папугам та в’юркам, надали важливу інформацію про це явище.
Одне з досліджень, опубліковане в Current Biology, очолив один із нас (Деніел Гупер), а інше під керівництвом португальського біолога Роберто Арборе було опубліковане в Science. Разом вони розширили наше розуміння того, як птахи створюють своє яскраве забарвлення та як ці риси еволюціонували.
Один фермент
Обидва нових дослідження залучили міжнародні команди вчених, які використали новітні методи генетичного секвенування для дослідження регіонів геному, що визначають природну варіацію кольорів від жовтого до червоного у папуг та в’юрків.
Цікаво, що, незважаючи на різні типи пігментів, ці групи птахів еволюціонували подібним чином.
Дослідження Арборе зосередилося на димчастому лорі (Pseudeos fuscata), папузі, що мешкає на Новій Гвінеї, з жовтими, помаранчевими або червоними смугами пір’я.
Виявилося, що зміна кольору пір’я з жовтого на червоний пов’язана з ферментом ALDH3A2, який перетворює червоні пігменти папуг на жовті. Якщо в пір’ї міститься багато цього ферменту, вони стають жовтими; якщо менше — червоними.
Два особливих гени
Довгохвостий в’юрок (Poephila acuticauda) — це співочий птах, що мешкає в Північній Австралії. Існує дві підвиди, один з жовтим, інший з червоним дзьобом.
Дослідження Гупера показало, що колір дзьоба у цих в’юрків здебільшого пов’язаний з двома генами — CYP2J19 та TTC39B, які змінюють каротиноїди в їхньому раціоні з жовтих на червоні.
Мутації, які вимикають ці гени в дзьобах, але залишають їх активними в інших частинах тіла, таких як очі, призводять до жовтого забарвлення.
Дивовижна природа
Ці дослідження показують, що зміни усього декількох генів можуть значно вплинути на колір пір’я. Ферменти додають лише один атом кисню до пігменту, змінюючи його з яскраво-червоного на яскраво-жовтий у папуг та навпаки у в’юрків.
Ця робота нагадує нам про дивовижність природи і показує, що еволюція — це безперервний процес. Щоб зберегти види, ми маємо захищати їх генетичне різноманіття, оскільки це може бути ключем до появи нових видів у майбутньому.
Читайте оригінальну статтю.