Ten artykuł jest częścią naszego nowego konkursu literackiego „Jaka jest Twoja historia?”. Jeśli Ci się spodoba, nie zapomnij oddać głosu na nasze nagrody czytelników tutaj!

W zimnych lasach Skandynawii naukowcy odkrywają tajemnice migracji ptaków. Praca z wierzbówką (Phylloscopus trochilus), żółtego ptaka o wadze ołówka, zespół biologów określił ilościowo, w jaki sposób określone warianty genetyczne determinują tysiąckilometrową podróż tych ptaków do Afryki. Niedawno ogłosili swoje odkrycia w Komunikacja przyrodnicza.¹

Większość małych ptaków to samotnicy migrujący, opierając się na słabo poznanym programie behawioralnym, który wynika z hodowli w niewoli i który jest genetycznie zdeterminowany i który można wywołać eksperymentalnie u młodych osobników, które nigdy nie migrowały.² Ponieważ szybko zmieniający się klimat zagraża ptakom wędrownym³ poprzez niezsynchronizowanie migracji i wiosennego ponownego wzrostu roślinności, zrozumienie, w jaki sposób zmienność genetyczna związana z migracją pośredniczy w reakcjach adaptacyjnych, może okazać się kluczowe dla ochrony.

To brakujące ogniwo w badaniach nad migracjami zaskoczyło wielu badaczy, w tym Staffana Benscha i Kristapsa Sokolovskisa, biologów ewolucyjnych z Uniwersytetu w Lund, którzy badają dwa podgatunki wierzby wierzbowej rozmnażającej się w Szwecji: P. t. trochilus migruje do Afryki Zachodniej, podczas gdy P. t. acredula woli zimowe kierunki na wschodzie i południu Afryki, czasami 10 000 kilometrów od miejsca urodzenia.⁴ W środkowej Szwecji oba podgatunki występują i krzyżują się, tworząc potomstwo hybrydowe.⁵

Aby zbadać migrację ptaków hybrydowych, których zmieszane genomy ułatwiają powiązanie genetyki z cechami, zespół zamontował indywidualne urządzenia śledzące 466 gajówkom w całej Szwecji. „Najlepszym rozwiązaniem było oznaczenie jak największej liczby ptaków w strefie hybrydowej i mamy nadzieję, że uda nam się odzyskać ślady przyzwoitej liczby mieszańców” – powiedział Sokolovski, który odzyskał 72 ptaki po powrocie z afrykańskiej migracji. Urządzenie śledzące każdego ptaka zebrało dane dotyczące poziomu światła, co umożliwiło naukowcom zrekonstruowanie jego położenia geograficznego w ciągu całego roku. Następnie naukowcy zsekwencjonowali swoje DNA, aby odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób zidentyfikowano określone warianty genetyczne w poprzednich badaniach^5,6 przyczyniły się do szlaków migracyjnych mieszańców.

Zespół Benscha odkrył, że allele zaledwie dwóch loci genetycznych wyjaśniają aż do 74% całkowitej zmienności kierunku migracji. „Kiedy po raz pierwszy wyznaczyłem trasy migracyjne… byłem po prostu oszołomiony. Był to tak oczywisty wzór, że przeprowadzenie testów statystycznych wydawało się formalnością. Musiałem wielokrotnie przerabiać wykresy i trzykrotnie sprawdzać pliki z danymi, aby upewnić się, że są prawdziwe” – powiedział Sokolovski. W jednym z tych dwóch loci występuje inwersja chromosomów, która prawdopodobnie wpływa na ekspresję około 140 genów. Jednakże 62% wariancji kierunku zostało wyjaśnione przez drugi, powtarzalny region genomu, którego obecność w dużym stopniu zastępuje skutki inwersji.

Naukowcy ustalili, że jeśli wierzba wierzbowa odziedziczy ten duży, powtarzalny blok DNA od acredula najprawdopodobniej zostanie ustawiony na trasie przez Afrykę Wschodnią. Blokada ta może wpływać na ekspresję ważnych genów, które kontrolują sposób, w jaki wierzby wierzbowe decydują o swojej trasie i potencjalnie jak postrzegają ziemskie pole magnetyczne. „To badanie jest bardzo cenne, ponieważ pozwala na rzeczywiste powiązanie genotypu i fenotypu i przyczynia się do ogólnego zrozumienia genetyki stojącej za migracjami” – powiedziała Małgorzata Anna Gazda, genomika ewolucyjna na Uniwersytecie w Montrealu.

Kiedy po raz pierwszy wytyczyłem szlaki migracyjne… byłem po prostu oszołomiony.
– Kristaps Sokolovskis, Uniwersytet w Lund

„Biorąc pod uwagę zmiany w środowisku, zachowanie zmienności genetycznej związanej z kluczową adaptacją wpływającą na kondycję ptaków ma kluczowe znaczenie” – stwierdziła Gazda. Populacje, które zachowują potencjał do poszukiwania alternatywnych strategii migracyjnych w obliczu zmian środowiskowych, mogą być najlepszym miejscem do przetrwania. „Ta wiedza daje nadzieję, że przynajmniej niektóre gatunki będą mogły szybko rozpocząć nowe szlaki migracji, jeśli te, którymi obecnie się posługują, staną się zbyt niebezpieczne” – stwierdził Sokolovski. W przypadku gatunków, które nie mają ani zmienności genetycznej, ani bardziej elastycznego sposobu kontrolowania migracji, ich trwałość może być zagrożona.