Дельфины, использующие “инструменты“, обладают уникальными изменениями в работе генов

Австралийские учёные обнаружили, что дельфины, использующие морские губки в качестве инструментов при поиске пищи, отличаются не только поведением, но и особенностями работы своих генов. Исследование показало связь между культурно приобретённым навыком и изменениями в эпигеноме животных. Ученые подчеркивают, что результаты не доказывают причинно-следственную связь, однако открывают новые возможности для изучения взаимодействия культуры и биологии не только у животных, но и у человека, передает ScienceAlert.

Небольшая популяция индо-тихоокеанских дельфинов Tursiops aduncus из залива Шарк-Бей в Австралии уже более 25 лет привлекает внимание исследователей своим необычным поведением. Во время поиска рыбы они надевают морские губки на морду, что защищает её от абразивного песка и позволяет эффективнее исследовать морское дно.

Этот навык передается от матери к детенышу и считается сложным для освоения, поскольку губка ухудшает способность дельфинов к эхолокации. В то же время в той же популяции существует и другой пример использования инструментов —, животные могут использовать ракушки, чтобы зачерпывать и проглатывать рыбу, но такому поведению они учатся у других членов группы.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B, команда под руководством эволюционного биолога Михаэля Крюцена из Цюрихского университета обнаружила, что у дельфинов, использующих губки, имеются характерные особенности эпигенома. Речь идет об обратимых химических модификациях ДНК, которые влияют на активность генов, не изменяя их последовательности.

«Потенциальное взаимодействие между культурой и эпигенетикой практически не изучалось за пределами человеческого вида. Понимание этих взаимодействий не только даст новое представление поведенческим экологам, но также может пролить свет на эволюцию человека, восполняя разрыв между культурными практиками и их биологическими основами», — отметили авторы исследования.

Для работы учёные проанализировали образцы кожи 96 дельфинов, собранные в течение более двух десятилетий. Среди них 23 особи регулярно использовали губки, тогда как 73 дельфина, обитавшие по соседству, такого поведения не демонстрировали.

Исследователи изучили почти 30 тысяч участков генома, где может происходить метилирование ДНК — — один из самых распространенных эпигенетических механизмов. Такие химические метки не «включают» или «выключают» гены полностью, а лишь изменяют уровень их активности.

С помощью модели машинного обучения ученые проверили, можно ли различить дельфинов по моделям метилирования. Алгоритм смог распознавать животных лишь с умеренной точностью, а ключевую роль играли не отдельные гены, а совокупность небольших изменений в 21 участке ДНК.

Авторы отмечают, что пока не могут определить, что именно является причиной этих различий. Возможно, использование губок меняет образ жизни, рацион, расход энергии и социальные контакты дельфинов, что впоследствии влияет на эпигеном. Не исключено и обратное —, уже имеющиеся эпигенетические особенности могут повышать склонность к освоению такого поведения.

В то же время авторы считают, что полученные результаты расширяют представление о взаимосвязи культуры и биологии. Ранее эволюционные биологи уже показывали, что культурные практики могут влиять на генетику на протяжении многих поколений, а новое исследование свидетельствует, что эпигенетические механизмы могут быть ещё одним способом, с помощью которого организмы адаптируются к новым стратегиям выживания.

Недавно учёные доказали, что косатки — верховные хищники океана — систематически избегают встреч с длинноплавниковыми китами-пилотами (гриндами) и убегают от них. Исследование подтвердило, что звук этих дельфинов заставляет косаток немедленно менять поведение, объединяться в стаю и уплывать. Ученые пока не имеют окончательного объяснения этой аномалии, однако предполагают, что причиной может быть коллективная погоня за противником стаей.