Пространственная память гаички Гамбела — одна из лучших в царстве животных. В новом исследовании идентифицируются задействованные в этом гены и даётся понимание каким образом изменяющийся климат может влиять на эволюцию этого уникального навыка.
Потеряли ключи? Не помните, где припарковали машину? Вам бы память как у гаички Гамбела!
Эти пятнадцатиграммовые птицы с мозгом чуть больше горошины запасают десятки тысяч единиц пищи вроде семян в коре деревьев, под палой листвой и внутри сосновых шишек повсюду в горах. Когда наступает зима, они могут вспомнить конкретное местоположение своих запасов, и этот навык помогает им выживать в жгучие холода и в глубоких снегах.
В новом исследовании, опубликованном 17 апреля в журнале Current Biology, исследователи из Университета Колорадо в Боулдере и Университета Невады в Рино проидентифицировали почти сто генов, связанных с пространственной памятью этих птиц, или их способностью вспоминать местонахождение предметов. В работе также предполагается, что потенциально может присутствовать компромисс между способностью обладать твёрдой долговременной памятью и способностью быстро избавляться от старых воспоминаний, чтобы сформировать новые.
Данные исследования могут помочь биологам лучше понять эволюцию пространственной памяти у животных, включая людей.
«Гаички — удивительные птицы», — говорит Скот Тэйлор, директор горной исследовательской станции Университета Колорадо в Боулдере и адъюнкт-профессор на факультете экологии и эволюционной биологии. — Они способны помнить десятки тысяч мест, в которые они спрятали пищу в течение всей зимы и новые такие места в следующую зиму. Их пространственная память намного больше развита, чем у многих других птиц, не обладающих такой стратегией выживания зимой».
Чтобы оценить пространственную память диких гаичек Гамбела, сотрудники Тэйлора из Университета Невады в Рино под руководством профессора биологии Владимира Правосудова разработали умный тест. Они развешали в калифорнийских горах Сьерра Невада множество стоек с кормушками, по восемь кормушек с семенами в каждой. В каждой кормушке есть дверца с радиочастотным приёмником, который может обнаруживать бирки, которые исследователи надели на гаичек. Затем исследователи запрограммировали каждую дверцу, чтобы она открывалась только для определённых птиц, поэтому гаичкам приходилось запоминать местоположение кормушек, которые перед ними открывались.
Правосудов и его группа затем посчитали сколько раз каждая гаичка приземлялась на чужую кормушку, пока не находила свою. Теория состоит в том, что птицы с более совершенной пространственной памятью должны иметь более низкий показатель ошибок.
Используя образцы крови, группа из Университета Колорадо в Боулдере также просеквенировала полный геном 162 меченых гаичек, создав крупнейший из когда либо собранных массивов данных для оценки генетического обоснования когнитивных способностей гаичек. Сравнив геномы птиц с их успехами в тесте с кормушками, учёные идентифицировали 97 генов, связанных с пространственной обучаемостью и памятью гаичек. Птицы со специфическими генетическими вариантами в этих генах совершали меньше неправильных попыток, прежде чем приземлиться на отведённые им кормушки.
«Большая доля этих вариантов связана с формированием нейронов в гиппокампе, части мозга, отвечающей за обучаемость и память», — говорит соавтор статьи Сара Падула, докторант на факультете экологии и эволюционной биологии.
«Понимание генетической основы этой особенности позволит нам понять каким образом эта особенность развивается», — говорит Тэйлор.
Тэйлор отмечает, что общий предок всех североамериканских гаичек делал запасы еды. Однако, из семи видов гаичек, обитающих здесь сегодня, два вида не делают этого.
«Они живут в более умеренной среде, где еда обычно доступна круглый год. Теперь, когда нам известны участки генов, отвечающие за пространственную память, мы можем посмотреть каким образом выглядит вариация у этих видов, переставших делать запасы», — говорит он.
«Это исследование существенно расширило наше понимание генетики пространственной памяти у птиц и в более общем смысле — генетики поведения», — говорит Георгий Семёнов, соавтор статьи и научный сотрудник факультета экологии и эволюционной медицины.
Компромисс
«Гаички, обладающие исключительной пространственной памятью, могут доживать до девяти лет, и это для маленькой птички это много», — говорит Тэйлор. Но исследование предполагает, что обладание долговременной памятью может иметь свою цену.
Проведя несколько дней над первым заданием, группа Правосудова назначила птицам новые кормушки.
К удивлению учёных, гаички, которые показывали хорошие результаты в первом тесте, имели проблемы с переключением на новую кормушку. Похоже, у них были сложности с отказом от первичных воспоминаний и формировании новых.
«То, что обнаружили наши коллеги, предполагает, что в более изменяемой среде гаички с хорошей долговременной памятью могут иметь менее выгодное положение. Например, если неожиданно начнётся метель, эти птицы могут продолжать пытаться отыскивать припасы, занесённые снегом, вместо того, чтобы забыть о них и искать другие», — говорит Падула.
Изменение климата
Столкнувшись с быстро изменяющимся климатом, птицы, быстро формирующие новые воспоминания, могут иметь более высокую выживаемость.
«Из-за изменения климата можно ожидать что выборочное давление, формировавшее пространственную память гаичек в течение тысячелетий, претерпит существенные изменения», — говорит Тэйлор.
Этой зимой Тэйлор со своей группой установили стойки с кормушками такого же типа на горной исследовательской станции университета к западу от Боулдера.
За последний миллион лет гаички Гамбела в Скалистых Горах развивались независимо от своих сородичей в горах Сьерра Невада. Учёные надеются исследовать, одинаково ли было развитие пространственной памяти у птиц в различных географических районах.
Учёным также интересно изучить проявляют ли черношапочные гаички, которые сосуществуют с гаичками Гамбела в Скалистых Горах, другие способности к пространственной памяти. Они продолжат эксперимент с кормушками на горной исследовательской станции в следующие зимы, чтобы собрать больше данных.
«Нам не нужно ехать в дальние уголки планеты вроде Антарктиды, чтобы изучить как животные могут реагировать на изменение климата. Мы можем проделать это с этими птицами, которые знакомы большинству североамериканцев. Думаю, в этом смысле гаички — особенные птицы», — говорит Тэйлор.
Материалы предоставлены Университетом Колорадо в Боулдере. Оригинал написан Ивейн Йе и Николасом Года.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Вам также может быть интересно: