Однако точная взаимосвязь между этими генетическими перестановками и эволюционной историей окраски оперения ещё предстоит изучить. Это побудило эколога-эволюциониста Дэйва Латгена из Бернского университета заняться этим вопросом. В качестве модели для понимания того, как комбинации генетических вариантов влияют на фенотипическое разнообразие, он использовал овсянку-ремеза (род Oenanthe), для которой характерны чёрно-белые узоры и обширная гибридизация.

Теперь Лютген и его коллеги обнаружили, что незначительные генетические вариации влияют на яркие цветовые различия в оперении четырёх видов каменок, при этом ключевые элементы расположены рядом с геном, контролирующим цвет перьев. Их результаты, опубликованные сегодня в Science, позволяют предположить, что комбинации этих вариантов способствовали конвергентной эволюции оперения у разных видов каменок.3

Чёрно-белые узоры на горле, шее и спине (верхней части спины) у чибисов различаются в зависимости от вида. Чтобы разобраться в этом, команда учёных сначала сосредоточилась на окраске горла. Они провели полногеномное ассоциативное исследование с участием 335 птиц, среди которых были чибисы с белым и чёрным горлом.

Они выявили пять специфических генетических вариаций, или однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП), расположенных на 20-й хромосоме. Эти ОНП сгруппированы вблизи гена, кодирующего сигнальный белок агути (ASIP), который регулирует выработку меланина и, в свою очередь, цвет оперения.

Поскольку различия в цвете, обусловленные ASIP, обычно зависят от уровня экспрессии генов, а не от изменений в аминокислотах, исследователи начали поиск близлежащих генетических переключателей. В ходе поисков они обнаружили длинный концевой повтор — генетический регуляторный элемент, расположенный рядом с ASIP, который может усиливать экспрессию ASIP.

Углубившись в изучение вопроса, они обнаружили, что у белозобой (O. pleschanka) и чернозобой овсянки (O. melanoleuca) в этом регионе ДНК есть одни и те же вариации, что указывает на необходимость учитывать и другие генетические факторы. Команда выявила дополнительные варианты однонуклеотидных полиморфизмов, связанные с окраской спины и шеи, которые, по-видимому, имеют аддитивный эффект: для получения белой окраски спины в этих локусах требуется больше «белых» вариантов. Эти результаты свидетельствуют о сложном взаимодействии генетических факторов, которые приводят к поразительным различиям в окраске у разных видов овсянок.

Затем команда проследила эволюционную историю этих признаков. Генетический анализ популяций показал, что белая окраска горла и спины сначала появилась у O. melanoleuca, а затем распространилась среди других видов. Оба признака скрещивались и гибридизировали у O. hispanica, в то время как у O. pleschanka появляется только белая окраска горла. Эти изменения, вероятно, помогли птицам занять разные ниши в поисках пищи, что дало им экологическое преимущество.

В целом эти результаты показывают, как множество вариантов ASIP в совокупности окрашивают чёрно-белые градиенты оперения, способствуя его эволюции у разных видов овсянок.

Ссылки:

1. Stryjewski KF, Sorenson MD. Mosaic genome evolution in a recent and rapid avian radiation. Nat Ecol Evol. 2017;1(12):1912-1922.
2. Turbek SP, et al. Rapid speciation via the evolution of pre-mating isolation in the Iberá Seedeater. Science. 2021;371(6536):eabc0256.
3. Lutgen D, et al. A mosaic of modular variation at a single gene underpins convergent plumage coloration. Science. 2025;390:eado8005.