Гены дальних странствий: Природа миграций

Ко времени миграции птицы должны набрать достаточно мускульной массы и жировых запасов. Многие не останавливаются для отдыха даже на ночь, для чего должна произойти перестройка «внутренних часов», регулирующих циркадные ритмы организма. Словом, миграция не ограничивается самим перелетом, это комплексное явление, понять механизмы которого оказалось очень непросто.

Как это часто бывает, в дискуссиях о том, откуда перелетные птицы обладают знаниями, необходимыми для сезонных миграций, довольно весомо звучит голос «генетических детерминистов». В пользу этого подхода говорят и результаты экспериментов по скрещиванию разных видов: показана генетическая природа сдвига в работе «внутренних часов», времени, продолжительности и скорости перелета. Однако никто не мог указать точно, какие же именно гены и как могут быть вовлечены в соответствующие процессы.

Еще с 1970-х немецкие ученые ведут интенсивные исследования одной из самых распространенных в Европе перелетных птиц, славки-черноголовки, которая проводит зиму на теплом Средиземноморье. Интересно, что за последние десятилетия некоторые славки изменили места своих зимовок — и орнитологи пытаются найти генетические основы этой перемены.

Под подозрение группы профессора Барта Кемпенаэрса (Bart Kempenaers) попала группа из шести генов, о которых было известно, что они регулируют ночную активность у птиц, а также активность в освоении и изучении окружающего пространства. Ученые выбрали 14 популяций славок-черноголовок, обитающих в западной части России, в других европейских странах, а также в Африке. Их мигрирующее поведение было различным — к примеру, африканские, обитающие в Кабо-Верде, вообще не совершают перелетов, а жительницы России мигрируют более чем на 3,5 тыс. км. У птиц-представительниц этих групп был проведен забор крови для анализа ДНК.

Таким путем была выявлена активность «подозрительных» генов, а затем — сравнена с миграционным поведением различных птиц. Связь обнаружилась лишь в одном случае, зато какая! Ген ADCYAP1 оказался динамичным: небольшой его фрагмент, состоящий всего из пары нуклеотидов на самом конце кодирующей последовательности, у разных славок мог быть разной длины — пара могла повторяться то или иное число раз. И длина этого фрагмента явно коррелировала с ночной активностью птиц: чем он длиннее — тем более «беспокойна» птица, и тем более стремится начать перелет. В целом, славки, не совершающие миграций, несут самую короткую версию гена, а те, которые совершают самые протяженные перелеты — самую длинную.

Один из авторов работы говорит: «Мы нашли явную взаимосвязь между длиной этого гена и поведением. Ген этот кодирует пептид, работающий в мозге и, среди прочих функций, влияющий на циркадные ритмы и энергетический баланс». Его активность повышает температуру тела, скорость метаболизма и, соответственно, потребление жировых запасов. Словом, всего того, что связано с переменами, необходимыми для миграции.

Разумеется, все никак не может ограничиваться единственным геном ADCYAP1 — и стоит ожидать, что в скором времени мы услышим и о других интересных регуляторах миграционного поведения. Напомним также об исследовании, показавшем, как птицы ориентируются в магнитном поле Земли — просто видят его — «Глазами малиновки».

По публикации ScienceNOW