Зяблики Дарвина — классический пример адаптивного излучения. Их общий предок прибыл на Галапагосские острова около двух миллионов лет назад.
За прошедшее время зяблики Дарвина превратились в 18 признанных видов, различающихся размером тела, формой клюва, пением и поведением при кормлении. Изменения в размере и форме клюва позволили различным видам использовать различные пищевые ресурсы, такие как насекомые, семена, нектар цветков кактуса, а также кровь морских птиц, и все это было обусловлено дарвиновским отбором.
В предыдущем исследовании той же команды было обнаружено, что ген ALX1 контролирует форму клюва (заостренный или тупой), и теперь был идентифицирован ген (HMGA2), влияющий на размер клюва.«Наши данные показывают, что на морфологию клюва влияют многие гены, как и большинство биологических признаков.
Однако мы убеждены, что теперь мы идентифицировали два локуса с наибольшими индивидуальными эффектами, которые сформировали эволюцию морфологии клюва у зябликов Дарвина », — говорит Сангит Ламичхейни, аспирант Упсальского университета и первый автор исследования.Чарльз Дарвин был первым, кто описал принцип расхождения признаков (теперь известный как смещение экологических признаков), который означает, что виды, конкурирующие за одни и те же пищевые ресурсы, имеют тенденцию расходиться друг с другом и тем самым уменьшать конкуренцию.
Этот эволюционный процесс был назван важным механизмом сборки сложных экологических сообществ. Один из немногих явных примеров смещения экологического характера был ранее задокументирован в зябликах Дарвина Питером и Розмари Грант из Принстонского университета, соавторами этого нового исследования. Средний наземный зяблик разошелся по размеру клюва от крупного наземного зяблика на острове Дафна Майор после сильной засухи в 2004–2005 годах.
«Ранее мы задокументировали, что средний размер клюва популяции среднего наземного вьюрка стал меньше во время этой засухи из-за высокой смертности среди особей с большими клювами, потому что они не могли хорошо конкурировать с большим наземным вьюрком», — говорят Питер и Розмари Грант, которые проводил полевые работы на Галапагосских островах в течение 40 лет.«Теперь мы продемонстрировали, что локус HMGA2 сыграл решающую роль в этом эволюционном сдвиге, и что естественный отбор, воздействующий на этот ген во время засухи, является одним из самых высоких показателей, зафиксированных в природе», — продолжают Питер и Розмари Грант.
HMGA2 ранее был связан с вариациями в размерах тела у собак и лошадей, и это один из генов, который демонстрирует наиболее последовательную связь с вариабельностью роста у людей — чертой, на которую влияют сотни генов. HMGA2 также играет роль в биологии рака, поскольку влияет на эпителиально-мезенхимальный переход (EMT), который важен для метастазирования и прогрессирования рака.«Ген HMGA2 регулирует экспрессию других генов, но точный механизм, как он контролирует размер клюва у дарвиновских зябликов или рост человека, неизвестен», — говорит Лейф Андерссон, Университет Упсалы, Шведский университет сельскохозяйственных наук и Техасский университет AM, который руководил исследованием. .«Очень интересно, что этот ген появляется у многих различных видов как ген, влияющий на рост, а у людей также как ген, влияющий на дисрегулируемый рост клеток при раке.
Ясно, что дополнительные исследования для лучшего понимания функции этого гена вполне оправданы », — заключает Лейф Андерссон.