«Дивне пристосування. У птахів розміри геному менші, ніж у ссавців та рептилій. Що це: випадковий збіг обставин чи пристосування до польоту?»

Вченими було проаналізовано геном 48 літаючих і нелітаючих птахів.

Гаплоїдний геном птахів складається в середньому з 1,2x109 (1,2 млрд) пар нуклеотидів, що в 2,75 разів менше, ніж у ссавців.

Птахи викинули з геному велику кількість ділянок, що повторюються. Геноми ссавців на 50% складаються з повторів, а в геномі птахів вони складають 5–10%.

Для птахів було важливо максимально полегшити тіло і оптимізувати обмін речовин. Наявність у кожній клітині мільйонів зайвих пар нуклеотидів було для птахів забагато, адже всі ці кілометри ДНК треба було упаковувати, копіювати перед кожним клітинним діленням, а для цього клітина повинна містити різні білки, не говорячи про енергетичні витрати.

Геном скорочувався в результаті багатьох втрат фрагментів (інтронів) або видалення окремих нуклеотидів. Геном птахів складається з декількох великих хромосом і від 6 до 10 мікрохромосом, це його характерна особливість. Компактний геном з малою кількістю повторів і мікрохромосомами зформувався ще у предків птахів.

Птахи втратили багато послідовностей, які збереглися у плазунів, проте придбали декілька нових ознак. Одна з них — легені, які пристосовані для посиленого газообміну під час польоту.

Щоб перевірити чи дійсно зменшення геному було пов’язано з польотом, необхідно було з’ясувати розміри геномів у предків птахів. Палеонтологи з’ясували, що по мікроструктурі викопних кісток можна дізнатися про розмір геному вимерлих істот.

Вчені виміряли остеоцити у 31 вида динозаврів і дійшли висновків. У птахотазових динозаврів розмір остеоцитів більший за ящіротазових, від яких, певно, і походять сучасні птахи.

На зрізах викопних кісток трапляються видимі маленькі порожнини – місця, де були розміщені клітини кісткової тканини – остеоцити. А так як існує залежність між розміром геному і об’ємом остеоциту, можна оцінювати розміри генів викопних видів.

Можна стверджувати, що птахи походять від бігаючих двоногих хижих динозаврів – теропод (юрський період), таким чином свій невеликий геном вони успадкували від предків, а не придбали його пізніше, як адаптацію до польоту.

Але ж між розміром геному і польотом є тісний зв’язок. Про це свідчать 2 факти. У нелітаючих птахів (страус) геном більший за літаючих. Втрата здатності до польоту привела до розповсюдження в геномі нелітаючих птахів можливих мобільних елементів. А от у летючих мишей геном менше, ніж у інших ссавців.

Зменшення геному у ящіротазових динозаврів слід розглядати як фактор, що полегшив розвиток здібності до польоту. Перші у ящіротазові динозаври швидко пересувалися на двох кінцівках, тому мали інтенсивний обмін речовин. Щоб забезпечити тканини достатньою кількістю кисню, динозаврам було вигідно зменшити розмір еритроцитів. Зменшення геному сприяло цьому.

Такий ж компактний геном мають летючі миші, єдині літаючі ссавці. Такий компактний геном дозволяє швидше регулювати роботу генів, що вигідно під час керування польотом.

Отже, підсумовуючи вищесказане можна зробити висновки, що предки птахів вже мали невеликі розміри геному, що стало для сучасних видів фактором, який сприяв розвитку здібності до польоту.