Ученые связали брачные танцы манакинов с переходом на фруктовую диету

Эволюционные биологи давно подозревали, что доступность пищи может влиять на брачное поведение. У манакинов самцы не участвуют в строительстве гнезд и выкармливании птенцов — они собираются на токовищах и соревнуются за внимание самок с помощью акробатических прыжков и яркого оперения. Считалось, что обилие сахаров и липидов во фруктах позволяет самкам растить потомство в одиночку, предоставляя самцам время для конкуренции. Однако до сих пор не было генетических и физиологических доказательств того, что смена питания исторически предшествовала появлению этих сложных ритуалов.

Генетические свидетельства полового отбора

В новом исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, авторы отсеквенировали геномы пяти видов токующих манакинов и сравнили их с родственными видами певчих птиц. Ученые проанализировали нуклеотидное разнообразие на половых Z-хромосомах и аутосомах с помощью метода RAD-seq и выявили гены, подвергавшиеся положительному отбору. Результаты показали, что генетическое разнообразие половой Z-хромосомы у манакинов аномально снижено: соотношение Z/A составило от 0,39 до 0,65 при норме 0,75. Этот генетический след подтверждает высокую интенсивность полового отбора, поскольку на токовищах спаривается лишь малая часть самцов, и большинство их генов не передается дальше, создавая «бутылочное горлышко» для хромосомы.

Физиологические адаптации к фруктовой диете

Исследователи также восстановили предковые последовательности генов рецепторов вкуса (T1R1-T1R3) и пищеварительного фермента лактазы-флоризин гидролазы (LPH). Они клонировали эти гены, внедрили их в культуры человеческих клеток и проверили in vitro, как полученные белки реагируют на сахара и растительные токсины — гликозиды. Оказалось, что манакины независимо от других птиц научились распознавать сладкий вкус, перепрофилировав рецептор мясного вкуса (умами) с помощью 22 точечных аминокислотных замен. Одновременно у манакинов резко снизилась активность фермента LPH. У млекопитающих он расщепляет молочный сахар, а у птиц — растительные гликозиды. По мнению авторов, ослабление этого фермента позволяет токсинам из незрелых фруктов проходить через пищеварительный тракт транзитом, не превращаясь в активный яд.

Макроэволюционная модель показала, что генетические перестройки вкуса и пищеварения возникли у общих предков манакинов до того, как самцы перестали заботиться о потомстве. Яркое оперение и сверхбыстрые мышцы, необходимые для танцев, сформировались на самых поздних этапах эволюции. Физиологическая адаптация к новой экологической нише стала эволюционным фундаментом: благодаря перестройке метаболизма птицы получили доступ к питательным фруктам, что обеспечило энергетический избыток. Этот избыток природа направила на развитие одного из самых конкурентных и визуально сложных брачных поведений на планете.