Зеброві амадини співають пташенятам про спеку ще в яйці

Зеброві амадини виявилися здатними підготувати своїх ненароджених пташенят до спекотної погоди ще до того, як ті вилупляться з яйця. Дорослі птахи використовують для цього особливий звуковий сигнал, який запускає генетичні зміни в мозку ембріонів.

Коли спека накриває випалені сонцем австралійські ліси, дорослі зеброві амадини починають видавати швидкий писклявий звук, який дослідники назвали «тепловим сигналом». Цей сигнал запускає генетичні зміни в мозку ненароджених пташенят, повідомляють науковці у виданні Journal of Experimental Biology. Така мелодія дає ембріонам своєрідний прогноз погоди, який допомагає їм краще впоратися зі спекотними умовами після вилуплення.

Десять років тому еколог Мілен Марієтт та її колеги виявили, що вплив теплових сигналів на ембріони незадовго до вилуплення змінював те, як пташенята справлялися з високими температурами. Вони росли повільніше, віддавали перевагу теплішим місцям для гніздування і виглядали краще пристосованими до спекотних умов.

Однак залишалося незрозумілим, як прослуховування простої пісні може викликати такі фізичні та поведінкові зміни у молодих птахів. Марієтт з Університету Дікіна в Австралії та Джулія Джордж, нейробіолог з Університету Клемсона в Південній Кароліні, вирішили з'ясувати, чи можуть ці сигнали ініціювати зміни в гіпоталамусі. Це невеликий регіон мозку, який активно бере участь у регулюванні метаболізму та реакцій на тепло.

Високочастотний швидкий писк є тепловим сигналом австралійської зебрової амадини. Вплив цього сигналу на судинну систему мозку, що розвивається, може зробити пташенят стійкішими до теплового удару. Але цей ефект зберігається протягом усього життя птахів.

«Деякі наслідки цього сигналу є постійними. Птахи обиратимуть тепліші місця для гнізд, коли стануть дорослими, якщо вони були піддані впливу теплових сигналів як ембріони, і вони виробляють більше потомства в цих теплих середовищах», розповідає Джулія Джордж.

Дослідники вирощували ембріони зебрових амадин за постійної температури, але приблизно половину з них піддавали впливу запису теплового сигналу дорослих птахів, а іншу половину — іншого контрольного сигналу протягом кількох днів. Команда вилучила ембріони з яєць та евтаназувала їх. Вони вирізали невеликий зразок гіпоталамуса та виділили з тканини рибонуклеїнову кислоту. Рибонуклеїнова кислота є посередником, який дезоксирибонуклеїнова кислота посилає для передачі генетичної інформації до компонентів клітини, що виробляють білки. Тому, порівнюючи рівні різних рибонуклеїнових кислот, дослідники можуть побачити, як певні гени посилюють або зменшують виробництво білків.

Команда припускала, що у відповідь на теплові сигнали відбудуться зміни в гормональних генах гіпоталамуса. Але замість гормональних генів теплові сигнали пригнічували гени, які регулюють скорочення та розширення кровоносних судин у мозку. Дослідники вважають, що це допомагає пташенятам розсіювати тепло в їхньому мозку.

«Важливо, щоб температура мозку залишалася прохолодною навіть за високих температур», каже Джордж. Модифікація системи кровотоку в мозку може захистити від небезпечних захворювань, таких як тепловий удар.

Замість того, щоб сигнали змінювали функцію гіпоталамуса в цілому, лише вибірковий набір систем, вразливих до високих температур, виявився під впливом. Лише близько двох відсотків рибонуклеїнової кислоти в гіпоталамусі демонструють цей вплив теплових сигналів.

«Теплові сигнали можуть бути схожими на невеликий прогноз погоди, який дозволяє амадинам точно налаштувати свою фізіологію, щоб краще відповідати навколишньому середовищу відразу після вилуплення», каже Джордж.

Інші типи підготовчих змін, викликаних звуком, відомі у птахів, які ще не вилупилися. Наприклад, жовтоногі мартини, які чують попереджувальні сигнали дорослих про хижаків, перебуваючи в яйці, сповільнюють своє зростання і більш схильні до присідання, коли чують ці сигнали після вилуплення.

Олександра Конес, еволюційний поведінковий еколог з Мюнхенського університету Людвіга Максиміліана, яка не брала участі в цьому дослідженні, цікавиться, чи можуть різні генетичні та клітинні шляхи використовуватися для швидкої адаптації до тепла. Її власне дослідження продемонструвало, що дорослі хатні горобці можуть змінювати те, як метаболізм їхніх пташенят реагує на температуру. Конес та її колеги так і не виявили, який саме механізм відповідав за цей ефект, але зазначає, що «акустично-тепловий шлях», виявлений у зебрових амадин, «змушує нас розглядати ширший діапазон» можливостей того, як розвинулася така гнучкість.

Зеброві амадини можуть бути не єдиними у своїх музичних здібностях, які впливають на мозок. Можливо, існує цілий плейлист пташиних пісень, які допомагають боротися зі спекою і які ще належить відкрити.