Гены диких птиц изменяет переселение в город

Для урбанизированных районов характерны высокий уровень шума, освещение в ночное время, загрязненный воздух и непосредственная близость к людям. У многих видов диких животных, обитающих в таких районах, наблюдаются фенотипические адаптации к городской среде. Эти адаптации могут иметь генетическую основу. Микроэволюционные процессы, обеспечивающие адаптации, представляет особый интерес для ученых.

Авторы работы, опубликованной в Nature Communications, исследовали влияние урбанизации на больших синиц (Parus major) и определили генетические изменения, лежащие в основе некоторых фенотипических адаптаций к городской среде. Они проанализировали пары городских и сельских популяций в девяти городах Европы: Мальмё, Гетеборге, Мадриде, Мюнхене, Париже, Барселоне, Глазго, Лиссабоне и Милане. Всего были исследованы 192 большие синицы (10–16 особей из каждой локации). ДНК для анализа была получена из образцов крови. Каждой группе из городской популяции соответствовала контрольная группа птиц, живущих в сельской местности поблизости.

Ученые проанализировали более полумиллиона однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в геномах синиц с помощью двух подходов — LFMM и Байесовского. Первый подход позволил выделить 2 758 полиморфизмов, связанных с урбанизацией. Эти полиморфизмы рассредоточены по геному и не кластеризуются. Байесовский подход выявил только 70 полиморфизмов. Пересекались 34 из них, и авторы назвали эти полиморфизмы «основными SNP урбанизации». Именно по этим полиморфизмам наиболее сильно различались городские и сельские популяции больших синиц.

Многие гены, связанные с урбанизацией, были ранее ассоциированы с поведением и когнитивной деятельностью. Например, ген HTR7 (хромосома 7) кодирует рецептор серотонина, который регулирует в том числе ночное поведение. Ген CDH18 (хромосома 2) кодирует мембранные белки, участвующие в синаптической адгезии, и считается геном-кандидатом фонологических изменений у людей. Гены PTPRD и VPS13A (оба на хромосоме Z), как предполагается, участвуют в развитии гиппокампа и ранее были ассоциированы с навигацией, летными характеристиками и миграционным поведением птиц. Еще два гена, DLG2 на хромосоме 1 и NRXN3 хромосоме 5, участвуют в регуляции когнитивных процессов и поведенческих расстройств у позвоночных.

Кроме того, согласно полученным данным, синицы из сельских популяций независимо и неоднократно колонизировали города. Изначально в разных регионах гаплотипы могли быть различны, но в процессе адаптации к урбанизированной среде некоторые гены изменялись схожим образом.

По мнению авторов, работа иллюстрирует эволюционную адаптацию животных к городской среде и подчеркивает важность корректировки поведения и нейросенсорных функций.