В амбициозном четырехлетнем генетическом исследовании эволюции птицы международный консорциум больше чем 200 ученых из 80 учреждений по 20 странам упорядочил, собрал и сравнил полные геномы 48 видов птиц, представляющих все крупнейшие отделения современных птиц – включая дятла, сову, пингвина, колибри и фламинго.Филогения масштаба генома птиц. Кредит изображения: Эрих Д. Джарвис.Ученые издают свои результаты почти одновременно на этой неделе в 28 газетах – восемь бумаг в специальном выпуске журнала Science и еще 20 в Биологии Генома, Геномике BMC, GigaScience и других журналах.
Они сравнили 48 геномов птицы, которые они упорядочили с теми из трех других видов рептилий и людей. Это позволило им заняться расследованиями, в котором пункт в истории каждых разновидностей специализировал развитые особенности, такие как перья, полет и песня.Одна из научных работ показала, что есть непротиворечивое множество чуть более чем 50 генов, которые показывают выше или более низкая деятельность в мозгах красноречивых птиц изучения и людей. Эти изменения не были найдены в мозгах птиц, у которых нет изучения вокала и нечеловеческих приматов, которые не говорят.
“Это означает, что красноречивые птицы изучения и люди более подобны друг другу для этих генов в песне и речевых областях мозга, чем другие птицы и приматы им”, сказал доктор Эрих Джарвис из Медицинского центра Университета Дюка, ведущий автор бумаги.Эти гены вовлечены в формирование новых связей между нейронами двигательной зоны коры головного мозга и нейронами, которые управляют мышцами, которые производят звук.
Ученые также посмотрели на специализированную деятельность пары генов, вовлеченных в области мозга, которые управляют песней и речью. Они нашли, что эти гены снижаются — и отрегулированный в одном отделе головного мозга изучающих песню птиц в юный период их изучения вокала, изменения, которые это длится во взрослую жизнь.
Они выдвигают гипотезу, что изменения в этих генах могли быть очень важными для эволюции песни у птиц и речи в людях. Результаты появляются в Журнале Сравнительной Невралгии.Среди трех главных групп красноречивых птиц изучения попугаи явно отличаются в своей способности подражать человеческой речи.
Ученые использовали деятельность некоторых специализированных генов, чтобы обнаружить, что речевой центр попугая организован несколько по-другому. Это имеет то, что они называют ‘системой песни в системе песни’, в которой у области мозга с различной активностью гена для производства песни есть внешнее кольцо еще большего количества различий в экспрессии гена.“Попугаи — очень социальные животные, и наличие способности быстро взять диалекты речи попугая может составлять их перегруженный речевой центр. Раковина или внешние регионы, как находили, были пропорционально больше в видах попугаев, у которых, как полагают, есть самые высокие вокальные, познавательные и социальные способности.
Эти разновидности включают попугаев Amazon, африканский Серый и Синюю и Золотую Ару”, сказал доктор Макта Чакрэборти из Медицинского центра Университета Дюка, который является соавтором Журнала Сравнительной бумаги Невралгии.Команда посмотрела на активацию генов в различных областях мозга во время пения. Они нашли активацию 10 процентов выраженного генома во время пения с разнообразными образцами активации в различных изучающих песню областях мозга. Разнообразные генотипы лучше всего объяснены эпигенетическими различиями в геномах различных отделов головного мозга, означая, что отдельные клетки в различных отделах головного мозга могут отрегулировать гены в любой момент, когда птицы поют.
Ученые также нашли, что геномы красноречивых учеников более быстро развивают и имеют больше хромосомных перестановок по сравнению с другими видами птиц. Это геномное сравнение также нашло, что подобные изменения произошли независимо в изучающей песню области мозгов различных птиц.“Речь трудно изучить в человеческих мозгах. Киты и слоны изучают речь и песни, но они слишком большие, чтобы жить в лаборатории.
Теперь, когда у нас есть более глубокое понимание того, как подобные отделы головного мозга пения птиц в человеческие речевые регионы на генетическом уровне, я думаю, что они будут лучшей моделью чем когда-либо”, сказал доктор Джарвис.Исследователи также упорядочили три крокодиловых генома – американский аллигатор, морской крокодил и индийский gharial’s – которые представляют самых близких живущих родственников птиц.
Геномы такого crocodilians развиваются в исключительно медленном темпе.“Молекулярная эволюция птиц намного быстрее, чем это находится в кувшинах, черепахах и других рептильных происхождениях.
Таким образом, это птичье происхождение, кажется, быстрее, чем другие рептилии, но не быстрее, чем млекопитающие”, сказал ведущий автор доктор Ричард Грин из Калифорнийского университета, Санта-Круз.В отдельном докладе предполагается, что мутации, которые устранили эмаль и дентин от зубов современных птиц – событие, которое в конечном счете привело к беззубым клювам – начались приблизительно 116 миллионов лет назад.
Другое исследование в Науке описывает, как произвести самые точные филогенетические деревья из генных деревьев с техникой, которую они называют ‘статистическим binning’.Геномы птицы несут меньше вирусных последовательностей, чем другие разновидности? Геномы млекопитающих питают разнообразный набор геномной ‘окаменелости прошлых вирусных инфекций, названных эндогенными вирусными элементами (EVE).
Работа, опубликованная в журнале Genome Biology, нашла, что у видов птиц было 6-13 раз меньше инфекций КАНУНА в их прошлом, чем млекопитающие. Это открытие согласовывается с тем, что у птиц есть меньшие геномы, чем млекопитающие.
Это также предполагает, что птицы могут или быть менее восприимчивы к вирусным вторжениям или лучше способны произвести чистку вирусных генов.