Πώς οι αλκυόνες βουτάνε-βουτούν χωρίς να βλάψουν τον εγκέφαλό τους

Μεταξύ των πτηνών, τα αρπακ

τι

κά είναι γνωστά για την όρασή τους, οι πιγκουίνοι για τις τεχνικές τους στριμωγμού και μερικά

αλκυόνες

είναι επιδέξιοι δύτες. Μερικά από αυτά τα πολύχρωμα και με μακριά ράμφη πουλιά βουτούν με το κεφάλι στο νερό για να πιάσουν ψάρια με μεγάλη ταχύτητα, χωρίς να βλάψουν τον εγκέφαλό τους. Το πώς καταφέρνουν αυτό το κατόρθωμα είναι όλα στα γονίδιά τους, σύμφωνα με τον α

μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 24 Οκτωβρίου στο περιοδικό

Βιολογία Επικοινωνιών



.

[Related:


Birds are so specialized to their homes, it shows in their

bones



.]

Ο ειδικός τύπος κατάδυσης που εκτελούν οι αλκυόνες ονομάζεται

βουτιά-κατάδυση

. Άλλα πουλιά, συμπεριλαμβανομένων των γάντζων και των πελεκάνων, καταδύονται επίσης, αλλά δεν είναι μια κοινή μέθοδος αναζήτησης

τροφή

ς στο ζωικό βασίλειο. Ενώ οι αλκυόνες γενικά δεν κάνουν κακό σε αυτές τις καταδύσεις που μπορούν

φτάνουν έως και 25 μίλια την ώρα

δεν έρχονται χωρίς κίνδυνο.

«Για να βουτήξουν οι αλκυόνες με το κεφάλι όπως κάνουν, πρέπει να έχουν εξελίξει άλλα χαρακτηριστικά για να μην βλάψουν τον εγκέφαλό τους», δήλωσε η Shannon Hackett, συν-συγγραφέας της μελέτης και συνεργάτης επιμελήτρια πουλιών στο Field Museum.

είπε σε δήλωση

.

Οι αλκυόνες χωρίζονται σε τρεις οικογένειες που μοιράζονται γενικά ζωηρό φτέρωμα και μικρότερα πόδια. Τα είδη αλκυόνης έχουν επίσης ποικίλες δίαιτες. Δεν τρώνε όλοι ψάρια, με πολλά είδη να τρώνε σαύρες, έντομα, ακόμα και άλλες αλκυόνες. Μετά από μια

Μελέτη 2017

διαπίστωσε ότι οι ομάδες των αλκυόνων που τρώνε ψάρια δεν σχετίζονται ούτε στενά με το οικογενειακό δέντρο των αλκυόνων, έγινε σαφές στον Hackett ότι οι δίαιτες με ψάρια και οι καταδυτικές ικανότητες πιθανότατα εξελίχθηκαν από έναν κοινό πρόγονο.

«Το γεγονός ότι υπάρχουν τόσες πολλές μεταβάσεις στις καταδύσεις είναι αυτό που κάνει αυτή την ομάδα συναρπαστική και ισχυρή, από την σκοπιά της επιστημονικής έρευνας», λέει ο Hackett. «Αν ένα χαρακτηριστικό εξελίσσεται ανεξάρτητα από πολλούς διαφορετικούς χρόνους, αυτό σημαίνει ότι έχετε τη δύναμη να βρείτε μια γενική εξήγηση για το γιατί συμβαίνει αυτό».

Στο

μελέτη

, η ομάδα συνέκρινε το DNA 30 διαφορετικών ειδών αλκυόνης για να δει ποια γονίδια εξηγούν τη διατροφή των πουλιών και την ικανότητά τους να καταδύονται χωρίς να υποστούν εγκεφαλική βλάβη. Χρησιμοποίησαν δείγματα από διάφορες εργασίες πεδίου.

«Όταν οι επιστήμονές μας κάνουν επιτόπια έρευνα, παίρνουν δείγματα ιστού από τα δείγματα πουλιών που συλλέγουν, όπως κομ

μάτια

μυών ή συκωτιού. Αυτά τα δείγματα ιστών αποθηκεύονται στο Field Museum, κατεψυγμένα σε υγρό άζωτο, για να διατηρηθεί το DNA», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και εξελικτικός βιολόγος Chad Eliason.

είπε σε δήλωση

.

Ξεκίνησαν τη διαδικασία αλληλούχισης των πλήρων γονιδιωμάτων για καθένα από τα είδη αλκυόνης, δημιουργώντας ολόκληρο τον γενετικό κώδικα κάθε πτηνού. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν λογισμικό για να συγκρίνουν τα δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων που συνθέτουν αυτά τα γονιδιώματα για να αναζητήσουν τις γενετικές παραλλαγές που έχουν κοινές οι αλκυόνες κατάδυσης.

[Related:


What engineers learned about diving injuries by throwing dummies into a pool


.]

Διαπίστωσαν ότι τα πουλιά που τρώνε ψάρια είχαν πολλά τροποποιημένα γονίδια που σχετίζονται τόσο με τη διατροφή όσο και με τη δομή του εγκεφάλου. Υπήρχαν μεταλλάξεις σε δύο ενδιαφέροντα μέρη. Μια μετάλλαξη ήταν στα πουλιά

Γονίδιο AGT

, η οποία έχει συσχετιστεί με τη διατροφική ευελιξία σε άλλα είδη. Το άλλο ήταν στο

γονίδιο MAPT,

που κωδικοποιεί τις

πρωτεΐνες

tau που σχετίζονται με τη συμπεριφορά σίτισης.

Πρωτεΐνες Tau

βοηθούν στη σταθεροποίηση μικροσκοπικών δομών μέσα στον εγκέφαλο

. Ωστόσο, η συσσώρευση πάρα πολλών πρωτεϊνών tau μπορεί να είναι επιβλαβής. Οι τραυματικές βλάβες του εγκεφάλου και η νόσος του Αλτσχάιμερ στους ανθρώπους έχουν συσχετιστεί με συσσώρευση ταυ.

«Έμαθα πολλά για την πρωτεΐνη tau όταν ήμουν διευθυντής διάσεισης της ομάδας χόκεϊ του γιου μου», είπε ο Hackett. «Άρχισα να αναρωτιέμαι, γιατί οι αλκυόνες δεν πεθαίνουν επειδή ο εγκέφαλός τους γίνεται χυλός; Πρέπει να υπάρχει κάτι που κάνουν που τους προστατεύει από τις αρνητικές επιρροές της επανειλημμένης προσγείωσης στα κεφάλια τους στην επιφάνεια του νερού».

Η ομάδα υποπτεύεται ότι αυτές οι πρωτεΐνες tau μπορεί να είναι μια μικτή σακούλα για τον εγκέφαλο. Τα ίδια γονίδια που κρατούν τους νευρώνες στον εγκέφαλο οργανωμένους είναι τα ίδια που αποτυγχάνουν από επαναλαμβανόμενες διάσειση ή εάν κάποιος έχει Αλτσχάιμερ.

«Η εικασία μου είναι ότι υπάρχει κάποιο είδος ισχυρής επιλεκτικής πίεσης σε αυτές τις πρωτεΐνες για να προστατεύσουν τον εγκέφαλο των πουλιών με κάποιο τρόπο», είπε ο Χάκετ.

Μερικά επόμενα βήματα για αυτήν την έρευνα τώρα που έχουν εντοπιστεί οι συσχετισμένες γονιδιωματικές παραλλαγές περιλαμβάνουν την αναζήτηση για να δούμε τι κάνουν αυτές οι μεταλλάξεις και στις πρωτεΐνες που παράγονται. Ενδιαφέρονται επίσης για το τι πρόκειται να αντισταθμίσει σε έναν εγκέφαλο όλες τις δυνάμεις διάσεισης και να δουν πώς μπορεί να εφαρμοστεί στον ανθρώπινο εγκέφαλο.