18.02.2010

Изменение формы клюва дарвиновых вьюрков подчиняется математическим закономерностям

Ученые из Гарвардского университета (США) выяснили, что формы клювов разных видов дарвиновых вьюрков связаны друг с другом через простые аффинные преобразования.

Вьюрки Галапагосских островов привлекли внимание Чарльза Дарвина в 1835 году, когда он совершал кругосветное путешествие на бриге «Бигль». Знаменитый натуралист отметил, что формы их клювов соответствовали рациону питания: маленькие заостренные клювы достались любителям полакомиться насекомыми, а крупные — тем, что предпочитали растительную пищу. Эти наблюдения были использованы при формулировании теории эволюции.

Авторы работы постарались отыскать математические закономерности в эволюционных адаптациях. Они сделали фотографии взятых из коллекции Гарвардского музея сравнительной зоологии образцов 13 видов вьюрков, в число которых вошли шесть представителей рода Geospiza и три птицы рода Camarhynchus, после чего, используя программу обработки изображений, получили кривые, соответствующие контуру верхней части клюва вьюрков.

Как оказалось, в случае шести птиц рода Geospiza и их предка вьюрка-тиариса чернолицего Tiaris bicolor кривые связаны простейшими масштабными преобразованиями (то есть такими преобразованиями, которые сжимают или растягивают перпендикулярные оси, но не изменяют угол между ними); аналогичная связь существует и между оставшимися шестью видами. Эти две группы объединялись с помощью срезающих преобразований, при которых точки сдвигаются параллельно одной из осей на расстояние, пропорциональное их удалению от оси. «Такие результаты удивили и нас самих, — признается участник исследования Майкл Бреннер (Michael Brenner). — Пока это лишь наблюдение, и мы не можем точно сказать, что это должно означать».

Скорее всего, совпадения вызваны тем, что форма клюва вьюрков рода Geospiza контролируется всего двумя протеинами: кальмодулин задает длину, а bmp4 определяет ширину и толщину. Во второй группе птиц ростом клювов, вероятно, управляют эти же или аналогичные белки.

Полная версия отчета будет опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Дмитрий Сафин

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА