Многие виды птиц считаются социально моногамными, однако генетические исследования выявили, что не все птенцы в выводке принадлежат социальному отцу. В многочисленных исследованиях обнаружено, что среди внепарных слётков, то есть тех, чьим биологическим отцом является не социальный партнёр, часто наблюдается перекос в соотношении полов в пользу самцов.
Ранее подобный перекос объясняли гипотезой адаптивного распределения полов. Согласно этой идее, если внепарный самец обладает более «качественными» генами, самки могут получать эволюционное преимущество, производя от таких связей больше потомков мужского пола. Однако до сих пор не найдено биологического механизма, позволяющего самкам птиц сознательно влиять на пол потомства.
Новую интерпретацию этого явления предложили Маркус Нойхойзер и его коллеги, опубликовавшие результаты своих исследований в Journal of Ornithology. Учёные выдвинули гипотезу митонуклеарной несовместимости, которая не опирается на адаптивное поведение самок.
Ключ к разгадке кроется в работе клеточных энергетических комплексов, формирующихся из белков, кодируемых ядерными генами на Z-хромосоме и митохондриальными генами, унаследованными по материнской линии. Для полноценной работы этих комплексов необходима совместимость между ядерными и митохондриальными белками. Если между ними возникает несовместимость, жизнеспособность организма снижается.
У птиц самки имеют только одну Z-хромосому, полученную от отца, и митохондрии от матери. Это делает их более уязвимыми к несовместимости между этими генетическими компонентами. Самцы же получают две Z-хромосомы (от обоих родителей) и также митохондрии от матери, что снижает их восприимчивость к подобным проблемам.
В случае, если внепарный отец менее генетически совместим с самкой по митонуклеарным признакам, вероятность смертности среди дочерей (самок) резко возрастает. В результате среди выживших внепарных слётков оказывается больше самцов, что и формирует наблюдаемый перекос в соотношении полов.
Для проверки этой гипотезы исследователи выбрали североамериканского певчего крапивника (Troglodytes aedon). Анализируя данные по этому виду, они обнаружили, что среди внепарных птенцов действительно чаще встречаются самцы. Кроме того, в кладках, где присутствовали внепарные птенцы, было больше неоплодотворённых или не вылупившихся яиц, что указывает на повышенную смертность эмбрионов.
Статистический анализ выявил значимые различия в распределении соотношения полов между внепарными и внутрипарными птенцами. В частности, вариабельность и перекос в сторону самцов среди внепарных птенцов были значительно выше.
Таким образом, полученные результаты подтверждают гипотезу митонуклеарной несовместимости как неадаптивного объяснения мужского перекоса среди внепарных слётков. Ключевой генетический механизм связан с несовместимостью между ядерными генами на Z-хромосоме и митохондриальными генами, которая сильнее сказывается на выживаемости самок.
Исследование Маркуса Нойхойзера и его команды проливает свет на причины полового перекоса среди внепарного потомства у певчих птиц, предлагая молекулярно-генетическую основу для ранее необъяснимого явления.
Изображение носит иллюстративный характер
Ранее подобный перекос объясняли гипотезой адаптивного распределения полов. Согласно этой идее, если внепарный самец обладает более «качественными» генами, самки могут получать эволюционное преимущество, производя от таких связей больше потомков мужского пола. Однако до сих пор не найдено биологического механизма, позволяющего самкам птиц сознательно влиять на пол потомства.
Новую интерпретацию этого явления предложили Маркус Нойхойзер и его коллеги, опубликовавшие результаты своих исследований в Journal of Ornithology. Учёные выдвинули гипотезу митонуклеарной несовместимости, которая не опирается на адаптивное поведение самок.
Ключ к разгадке кроется в работе клеточных энергетических комплексов, формирующихся из белков, кодируемых ядерными генами на Z-хромосоме и митохондриальными генами, унаследованными по материнской линии. Для полноценной работы этих комплексов необходима совместимость между ядерными и митохондриальными белками. Если между ними возникает несовместимость, жизнеспособность организма снижается.
У птиц самки имеют только одну Z-хромосому, полученную от отца, и митохондрии от матери. Это делает их более уязвимыми к несовместимости между этими генетическими компонентами. Самцы же получают две Z-хромосомы (от обоих родителей) и также митохондрии от матери, что снижает их восприимчивость к подобным проблемам.
В случае, если внепарный отец менее генетически совместим с самкой по митонуклеарным признакам, вероятность смертности среди дочерей (самок) резко возрастает. В результате среди выживших внепарных слётков оказывается больше самцов, что и формирует наблюдаемый перекос в соотношении полов.
Для проверки этой гипотезы исследователи выбрали североамериканского певчего крапивника (Troglodytes aedon). Анализируя данные по этому виду, они обнаружили, что среди внепарных птенцов действительно чаще встречаются самцы. Кроме того, в кладках, где присутствовали внепарные птенцы, было больше неоплодотворённых или не вылупившихся яиц, что указывает на повышенную смертность эмбрионов.
Статистический анализ выявил значимые различия в распределении соотношения полов между внепарными и внутрипарными птенцами. В частности, вариабельность и перекос в сторону самцов среди внепарных птенцов были значительно выше.
Таким образом, полученные результаты подтверждают гипотезу митонуклеарной несовместимости как неадаптивного объяснения мужского перекоса среди внепарных слётков. Ключевой генетический механизм связан с несовместимостью между ядерными генами на Z-хромосоме и митохондриальными генами, которая сильнее сказывается на выживаемости самок.
Исследование Маркуса Нойхойзера и его команды проливает свет на причины полового перекоса среди внепарного потомства у певчих птиц, предлагая молекулярно-генетическую основу для ранее необъяснимого явления.
