Перья – не только для полета. В некоторых случаях они являются мощным инструментом для эволюции. Согласно новому исследованию американских биологов из Акронского (University of Acron) и Колумбийского (Columbia University) университетов, африканские блестящие скворцы более чем в 10 раз быстрее развивают новые расцветки оперения, чем их родственники, что обеспечивает им и более высокую скорость видообразования. Результаты работы опубликованы в журнале PNAS.
Африканские скворцы – весьма разнообразная группа птиц с ярким оперением, известным своим металлическим отблеском, за что их прозвали блестящими скворцами. Ученые сфокусировали свое внимание на исследовании меланосом – клеточных органелл, содержащих темный пигмент. Эти органеллы есть у всех позвоночных, они обеспечивают преимущественно коричневую и серую окраску, но у птиц меланосомы могут быть так организованы, что взаимодействуют со светом, создавая цветные, металлические оттенки и переливающуюся расцветку (иризация). У африканских блестящих скворцов меланосомы в процессе эволюции стали особенно восприимчивыми к разным длинам световых волн.
Согласно исследованию, предки современных блестящих скворцов достигли Африки около 17 млн лет назад. В их перьях, вероятно, присутствовали обычные стержневидные меланосомы, как у большинства птиц. По мере того как африканские скворцы стали формировать новые виды, стали появляться и новые типы меланосом. У каких-то видов оставались предковые стержневидные меланосомы, у других они развились в одну из трех форм: полые, уплощенные и одновременно полые и уплощенные. Все они обеспечивают разную плотность упаковки и светопропускную способность.
У некоторых из почти 10 тысяч видов птиц тоже есть подобные модифицированные меланосомы, но только в группе африканских блестящих скворцов можно найти все четыре типа. «С возникновением этих новых форм появились новые пути взаимодействия со светом, и перья получили способность воспроизводить целый спектр окрасок, которые прежде были недоступны», – говорит Рафаэль Маиа (Rafael Maia), ведущий автор исследования. По словам ученого, в семействе скворцовых базовые меланосомы развивались в другие типы много раз. И хотя усложненные формы могут переходить одна в другую в процессе эволюции, они никогда не возвращаются к предковой стержневидной форме.
Вместе с тем, приобретя эти новые модификации меланосом, скворцы получили возможность очень быстро развивать новые варианты оперения: небольшое изменение одной лишь плотности расположения меланосом приводило к появлению отличной расцветки. То же самое крайне сложно было бы осуществить путем изменения пигментации – новый пигмент потребовал бы развития нового цикла химических реакций. «Возникновение этих новых меланосом было для скворцов своего рода изобретением колеса – оно позволило им приобретать новые расцветки оперения невероятно быстрыми темпами», – говорит биолог Мэтт Шоки (Matt Shawkey), один из соавторов исследования. Скорость развития новых расцветок у этих птиц оказалась в 10–40 раз выше, чем у их родственников с обычными меланосомами. Соответственно, новые виды тоже стали появляться быстрее.
Сходным образом разнообразие челюстей африканских рыб и клювов вьюрковых птиц обеспечило им быструю адаптацию к новым видам пищи. Но в случае блестящих скворцов дело обстоит несколько иначе. Яркая раскраска не помогает получить пищу и уж точно не помогает спрятаться от хищника. Однако она может сигнализировать о «качестве» особи в конкуренции за партнера, о ее иерархическом положении в группе. Вместе с тем, объединяясь по схожести в оперении, птицы могут довольно быстро сформировать новые группы и впоследствии перестать спариваться с остальной популяцией, что является основой для появления нового подвида, а затем и вида. Это может объяснить высокую скорость диверсификации у скворцов с модифицированными меланосомами и быстро эволюционирующей окраской оперения.
