Жовто-білі смуги на голові білогорлого горобця свідчать про наявність у нього перебудованої хромосоми.
У білогірлих горобців, птахів зі складною соціальною поведінкою, варіації одного і того ж гена в складі супергену не тільки впливають на зовнішній вигляд, але і відповідають за рівень агресії.
У журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) опубліковано дослідження неврологів з Університету Еморі (Emory University), проведене в лабораторії, очолюваній Донною Мені (Donna Maney), професоркої психології в цьому університеті. Вона ж є провідною авторкою статті, в якій показано, як зміни в одному гені впливають на поведінку диких співаків, зокрема, як відмінності в цьому гені визначають рівень агресії у білогорлих горобців (також відомі як білошийні зонотрихії, Zonotrichia albicollis). У роботі представлений незвичайний погляд на те, як варіації одного і того ж гена можуть обумовлювати різницю в поведінці хребетних.
Білогірлі горобці - звичайні дворові птахи, що зустрічаються майже всюди в Північній Америці, - говорить Дженіфер Меррітт (Jennifer Merritt), учасниця дослідження. - Примітно, що вони зустрічаються в двох різних морфах, що відрізняються не тільки оперенням, але і стратегіями максимізації потомства. Обидва типи відмінностей обумовлені генетичною диференціацією в єдиній області однієї хромосоми, і ми точно знаємо, де вона знаходиться ".
У якийсь момент у процесі еволюції та чи інша хромосома може «зламатися» таким чином, що частина генетичної послідовності в ній виявляється повернутою на 189 градусів. У результаті цього процесу, званого інверсією, всередині перекинутої ділянки ізолюється суперген - група сусідніх генів у хромосомі, які передаються потомству одним блоком. У деяких випадках супергени відповідають за формування різних морф всередині виду: особини з супергеном можуть і зовні, і поведінкою відрізнятися від особин того ж виду, у яких цього супергену немає. Пара білогірлих горобців. Малюнок Джона Одюбона (John James Audubon).
У білогірлих горобців можуть бути або яскраво-жовті або чорно-білі смуги на голові, або приглушені коричневі або сіроваті смуги. Всі птахи цього виду з білими смугами володіють хоча б однією копією перебудованої хромосоми і схильні бути менш дбайливими батьками і більш агресивними, ніж їхні родичі з тьмяним оперенням, у яких цей суперген відсутній.
Стаття про цих горобців заснована на попередній роботі лабораторії Мені, що лідирує в області досліджень зв'язку між послідовністю генів і поведінкою тварин в дикій природі. У 2014 році лабораторія звернула увагу на гормональний рецептор естрогену альфа (ER-альфа), який, мабуть, пов'язаний з відмінностями у проявах агресії та батьківської поведінки білогорлих горобців у дикій природі. У білосмугих птахів цього виду активність цього рецептора виражена набагато більшою мірою, ніж у інших, і тому вони агресивніші за інших.
"У цій статті ми хотіли простежити генетичну варіацію ER-альфу аж до того місця, де вона проявляється в мозку, а потім і до поведінки. Ми хотіли подивитися, чи зможемо ми простежити поведінкову варіацію до варіації в одному гені ", - поясняєкт Меррітт.
Білогірлі горобці маркують свою територію співом. Причому темп їх співу, поряд з частотою, визначає ступінь їх агресії. За допомогою цього прийому вони попереджають або навіть «атакують» особин, що зазіхають на їх територію. У ході польових досліджень білогорлих горобців у природному середовищі проживання з'ясувалося, що чим більш активна у птахів супергенна версія рецептора естрогенів, тим більш завзято вони захищають територію.
Після завершення стадії спостережень вчені застосували експериментальний підхід. У лабораторії білогірлим горобцям з яскравим забарвленням давали речовину, що блокує експресію гена ER-альфа, і вимірювали рівень їх агресії. Коли експресія цього гена блокувалася, агресивність птахів знижувалася.
«Ми вважаємо, що це перша демонстрація того, як один ген всередині супергену може викликати зміни в соціальній поведінці дикого хребта», - розповідає Меррітт.
Щоб краще продемонструвати роботу супергену, вона проводить аналогію:
Уявіть собі кожен з генів всередині супергену як приплив річки, кожен з яких впадають в одне русло. Це русло річки і є поведінка. Потім візьміть зразок води з річки і визначте, з якого припливу він надійшов.
Лабораторія Мені продовжує досліджувати ряд інших нейроендокринних генів (генів, які впливають на поведінку, регулюючи роботу гормонів), на експресію яких впливає перебудова хромосом білогірлих горобців.