Сравнение 150 геномов различных птиц — как моногамных, так и полигамных — позволило узнать, как разные стратегии спаривания сказываются на генах этих животных. Оказалось, склонность пернатых иметь много партнеров связана с меньшим числом мутаций опасного типа — так называемых несинонимичных замен.
В своей половой жизни большинство птиц придерживаются моногамной стратегии. Такие пернатые создают пары, которые существуют весь сезон размножения или даже много лет. Хрестоматийным примером служат лебеди, создающие брачные союзы на всю жизнь, или гуси.
В то же время другие птицы, напротив, полигамны и спариваются как минимум с несколькими партнерами. Причем есть примеры как полигинии (один самец спаривается с рядом самок), так и полиандрии (одна самка может оставить потомство от нескольких самцов). Поэтому пернатые с их различными нравами считаются ценным объектом для изучения эволюции, связанной с половым отбором.
Биологи по-разному оценивают значение поли- и моногамии для эволюции. Одни убеждены, что полигамия связана с более эффективным удалением тех вариантов генов, которые нарушают адаптацию. Этот эффект они объясняют тем, что половой отбор «работает заодно» с естественным отбором в целом. Сторонники другой теории считают, что такой согласованности двух процессов в природе не происходит. По их мнению, полигамия скорее мешает «отметанию» отбором генетического материала, снижающего приспособленность животных.
Авторы новой статьи в журнале Evolution подошли к этому вопросу основательно. Они изучили геномы 150 птиц, представляющих разные стратегии выбора полового партнера. Данные о шести видах — птицах, обитающих в Антарктике — ученые получили впервые.
Оказалось, у предпочитающих полигамию птиц ДНК содержит заметно меньше несинонимичных замен. Так называют мутации, которые затрагивают кодирующие области генов и при этом изменяют «смысл» закодированной в них информации. Точнее, значение отдельных «слов генетического текста» — кодонов. Подобные мутации влияют на аминокислотную последовательность белков, а значит, и их структуру. На молекулярном уровне это чаще всего означает поломку биологических молекул.
Чтобы узнать это, биологи выяснили степень гетерозиготности птичьих геномов — показатель, который оценивает различия между генами, унаследованными по отцовский и материнской линии. Так авторы прикинули уровень генетического разнообразия популяций птиц.
Описанный тренд не зависит от размера популяций птиц и интенсивности скрещивания особей внутри них. Это хорошо согласуется с теорией, согласно которой половой отбор сохраняет и приумножает делающие животных более жизнеспособными «хорошие гены» («good genes»), а не только бесполезные или даже мешающие адаптации украшения вроде павлиньего хвоста.
Но, вопреки ожиданиям, полигамные птицы не отличаются большим генетическим разнообразием. Этот показатель несколько выше среднего только у самок полигамных видов.
Любопытно, что авторы исследования заодно подтвердили замеченную ранее закономерность. Согласно ей меньшие размеры и широкое географическое распространение животных связаны с более эффективным отбраковыванием тех вариантов генов, которые мешают адаптации.