Учёные из Института биологического интеллекта Общества Макса Планка обнаружили у чибисов — вида птиц из семейства куликов — уникальный биохимический механизм. Их организм способен расщеплять избыточный тестостерон с помощью "суперфермента", который регулируется всего одним геном. Это открытие, опубликованное в журнале Science, объясняет, как три разных типа самцов вырабатывают разные репродуктивные стратегии.
Тестостерон традиционно связывают с энергией, агрессией и лидерством. У большинства животных высокий уровень этого гормона повышает шансы на спаривание, но у чибисов всё сложнее. Некоторые самцы выделяют слишком много тестостерона — и это мешает им добиваться успеха.
"Наши результаты показали, что количество тестостерона в крови можно регулировать прямо — через ферменты, работающие в крови, а не только в яичках", — пояснил Алекс Земелла, один из авторов исследования.
| Тип самца | Внешний вид | Поведение | Уровень тестостерона | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| Независимый | Тёмное оперение, крупный | Агрессивный, защищает территорию | Высокий | Доминирует на токовище |
| Сателлит | Светлый, немного меньше | Миролюбивый, сопровождает других | Низкий | Вырабатывает суперфермент |
| Фаэдер | Маскируется под самку | Проникает незаметно на брачные арены | Низкий | Использует хитрость, а не силу |
Учёные выяснили, что три морфа различаются благодаря "супергену" — участку ДНК из примерно 100 генов, сформировавшемуся около четырёх миллионов лет назад. В этом генетическом фрагменте находится код фермента, который расщепляет тестостерон.
У фаэдров и сателлитов этот фермент вырабатывается в больших количествах и действует прямо в крови, снижая уровень гормона и предотвращая агрессию. У "независимых" самцов фермент практически отсутствует — поэтому они остаются самыми напористыми.
"Мы предполагали, что этот фермент не активен в крови, но оказалось, что он регулирует гормональный баланс прямо в кровотоке", — отметил Земелла.
В яичках всех трёх типов самцов вырабатывается тестостерон.
У сателлитов и фаэдров часть гормона расщепляется в крови с помощью фермента.
В результате их уровень тестостерона падает, а поведение становится менее агрессивным.
Это позволяет реализовывать альтернативные брачные стратегии — без прямого соперничества.
Ошибка: считать, что высокий тестостерон всегда даёт преимущество.
Последствие: снижение гибкости поведения и избыточная агрессия.
Альтернатива: развитие механизмов, регулирующих гормональный баланс.
Ошибка: игнорировать роль крови в регуляции гормонов.
Последствие: упрощённое понимание физиологии.
Альтернатива: учитывать внегенетические механизмы обмена веществ.
Ошибка: недооценивать генетическое разнообразие.
Последствие: потеря адаптационных преимуществ.
Альтернатива: поддержание многообразия морфов в популяции.
Обнаружение того, что один ген может влиять на поведение и репродуктивную стратегию, меняет подход к изучению эволюции. Генетическая мутация, возникшая миллионы лет назад, обеспечила птицам возможность использовать три разных способа достижения успеха — силу, союзничество или хитрость.
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Гибкость в выборе репродуктивной стратегии | Повышенная сложность регуляции гормонов |
| Снижение конфликтов в популяции | Уязвимость к сбоям в работе ферментов |
| Возможность выживания при изменении условий | Риск снижения плодовитости у отдельных морфов |
Почему у фаэдров и сателлитов меньше тестостерона?
Потому что их фермент активно расщепляет гормон в крови, предотвращая чрезмерную агрессию.
Можно ли использовать открытие в медицине?
Да, понимание механизма фермента может помочь при лечении гормональных дисбалансов у людей.
Чем интересен суперген?
Он объединяет десятки генов, отвечающих за внешний вид, поведение и биохимию — пример того, как одна мутация создаёт эволюционное разнообразие.
Миф: агрессивные самцы всегда выигрывают.
Правда: у чибисов побеждают и хитрые, и миролюбивые.
Миф: уровень тестостерона регулируется только в яичках.
Правда: у этих птиц гормон расщепляется прямо в крови.
Миф: один ген не может влиять на поведение.
Правда: суперген управляет как физиологией, так и стратегией размножения.
Суперфермент действует в 10 раз быстрее обычного аналога.
У "самцов-хитрецов" тестостерон вырабатывается больше, чем у агрессивных, но он быстро разрушается.
Аналогичные механизмы гормонального контроля могут существовать и у других видов — от рыб до млекопитающих.
С момента открытия супергенов в 1970-х биологи знали, что эти участки ДНК способны управлять сложными чертами поведения. Однако работа команды Клеменса Кюппера впервые показала, что один ген может напрямую контролировать гормональный фон в крови, влияя на стратегию размножения. Исследование, опубликованное в Science, открывает путь к пониманию того, как генетика и биохимия формируют социальное поведение в природе.