Несмотря на то, что они являются дикими птицами, домовые воробьи встречаются почти везде, где живут люди, и почти никогда — там, где людей нет. Развили ли эти птицы особые адаптации, которые помогают им так долго жить в тесной связи с человеком?
Домовые воробьи, кажется, повсюду. Они клюют выброшенную еду на улицах городов и посёлков по всему миру, появляются на местах рассыпанных кормов на сельхозугодьях и гнездятся в кровлях наших построек. Эти маленькие буро-серо-чёрные воробьи встречаются почти везде, где живут люди. Их зависимость от человека настолько сильна, что они могут локально вымирать, когда мы покидаем свои поселения.
Давняя и тесная связь домового воробья с человеком сильно повлияла на этот вид и другими способами. Например, исследование, проведённое в начале этого года Тoре Элгвином, эволюционным экологом из Центра синтеза экологии и эволюции Университета Осло, и его коллегами, показало, что домовый воробей гибридизировался со своим близким родственником — испанским воробьём — и так возник итальянский воробей (источник). Эта гибридизация, вероятно, произошла вскоре после появления домовых воробьёв в Европе, когда они следовали за колонизирующими доисторическими земледельцами.
Такие виды-спутники — их часто называют антропофильными или комменсальными по отношению к человеку — отличаются от домашних животных тем, что человек не играет прямой роли в их выборочном разведении для придания им какого-либо определённого «типа». Другие древние виды-спутники человека включают различные виды грызунов — особенно домовую мышь, а также чёрную и серую крысу. Эти животные распространились по планете благодаря земледелию, постоянным поселениям и урбанизации. Питаясь нашими отходами и ресурсами, они со временем начали зависеть от человека и сформировали длительную связь с человеческой цивилизацией.
Домовый воробей хорошо изучен как научная модель для исследования адаптации к городским средам (источник), а также в области количественной генетики (источник и источник). Но учитывая, насколько знакомы нам домовые воробьи, удивительно, как мало мы знаем об их эволюционной истории и о том, как они сформировали столь устойчивую связь с человеком. Что заставляет спросить: развили ли домовые воробьи специфические адаптации к жизни рядом с людьми?
Знакомьтесь: воробьи, участвовавшие в исследовании
Домовый воробей, которого в США иногда называют «английским воробьём», Passer domesticus — самый широко распространённый представитель группы воробьёв рода Passer. Он естественным образом встречается по всей Европе и Ближнему Востоку (синий цвет на рис. 1). Гибридный итальянский воробей, Passer italiae, является близким родственником и обитает на Апеннинском полуострове и некоторых средиземноморских островах (жёлтый цвет на рис. 1). Ещё один родственник — испанский воробей, Passer hispaniolensis (красный на рис. 1), встречающийся в Южной Европе, Северной Африке, на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, где сосуществует с ещё одним близким родственником — бактрийским воробьём Passer domesticus bactrianus (тёмно-синий на рис. 1).
Бактрийский воробей, обитающий на Ближнем Востоке и в степях Центральной Азии, официально считается подвидом домового воробья (хотя некоторые специалисты считают его отдельным видом, так как он сильно отличается и редко с ним гибридизируется). Среди воробьёв Passer бактрийский воробей выделяется тем, что является по-настоящему диким: в отличие от домового воробья он мигрирует, избегает людей и поселений, имеет отличающуюся форму черепа и питается совсем другой пищей.
Бактрийский воробей существует довольно давно: он, вероятно, отделился до того, как домовый воробей стал комменсальным по отношению к человеку, и поэтому считается моделью древнего состояния домового воробья. Исходя из этого, сравнение ДНК трёх европейских воробьёв с некомменсальным бактрийским может выявить генетические «подписи» сильного отбора в геноме домового воробья, отсутствующие у бактрийского. Таким образом, сравнительное исследование геномов может пролить свет на то, как домовый воробей адаптировался к жизни рядом с людьми.
Исследовательская работа
Доктор Равинет и его коллеги решили исследовать генетическую основу того, как эта вездесущая маленькая птица стала видом-спутником человека. Метод для решения такого вопроса популяционной генетики состоит в сравнении ДНК домового воробья с ДНК его ближайших родственников, чтобы выявить различия. По предположению, по крайней мере некоторые из этих различий играют роль в том, как домовый воробей стал одним из наших ближайших пернатых спутников.
Они секвенировали ДНК домовых (n = 46), испанских (n = 43) и итальянских (n = 31) воробьёв из разных регионов Европы и Ближнего Востока, а также сотрудничали с учёными из Ирана и Казахстана, чтобы получить ДНК бактрийского воробья (n = 19). Сравнивая геномную структуру популяций, они искали эволюционные связи между ними — особенно признаки генетического смешения (рис. 1).
«Наши результаты показывают, что домовый и бактрийский воробьи, вероятно, разделились около 11 000 лет назад — примерно в то же время, когда люди развивали земледелие на Ближнем Востоке», — говорит доктор Равинет. «Мы также нашли данные о том, что численность домовых воробьёв значительно выросла около 6000 лет назад».
Этот рост совпадает с более ранними предположениями, что распространение домового воробья было тесно связано с распространением раннего земледелия.
Что гены воробьёв рассказывают о человеческой эволюции?
Как земледелие повлияло на геном домового воробья?
«Мы обнаружили несколько генов, которые подверглись сильному недавнему естественному отбору у домового воробья, но не у его дикого родственника», — говорит доктор Равинет.
Два из этих генов находятся рядом друг с другом на восьмой хромосоме. Один ген, COL11A, участвует в формировании черепа у животных, а другой, AMY2A, играет роль в переваривании крахмалов. У людей тоже есть своя версия COL11A: аномальная экспрессия сходного гена развития черепа связана с синдромом Маршалла — генетическим заболеванием, характеризующимся утолщением черепа и изменением лицевой структуры. Это согласуется с тем, что мы наблюдаем у домовых воробьёв: у них более массивный череп, иные краниофациальные особенности и более длинный клюв, чем у бактрийских (источник). Такое изменение формы черепа и клюва связывают с переходом от естественных семян к отходам сельскохозяйственной пищи при развитии комменсализма. (Аналогично, появление в рационе человеческой пищи изменило форму клюва и — что странно — ослабило силу укуса у зябликов Дарвина.)
«Ген черепа интересен, потому что мы знаем, что у домового и бактрийского воробья череп отличается по форме», — объясняет доктор Равинет. «Но мы были особенно рады увидеть там ген пищеварения».
Другой важный ген — AMY2A — связан с переходом к крахмалистой пище у людей и собак во время первой сельскохозяйственной революции, которая началась в неолите около 10 200 лет назад. Ранее было показано, что и у собак, и у людей увеличилось число копий этого гена по мере изменения их рациона в сторону зерновой пищи.
Таким образом, изящное исследование доктора Равинета и его коллег дополняет нарастающую картину того, что неолитическая аграрная революция создала общий эволюционный прессинг, приведший к сходным адаптациям в сходных генах у трёх совершенно разных животных: человека, собаки и воробья.
«Нам ещё предстоит многое изучить», — говорит доктор Равинет. — «Но захватывающе думать, что эволюция вида, столь знакомого нам, так тесно связана с важнейшим событием в развитии современной человеческой цивилизации».