Небольшая группа дельфинов в австралийском заливе Шарк использует необычный инструмент. Перед поиском добычи животные надевают на морду морскую губку, а затем исследуют ею песчаное дно в поисках спрятавшейся рыбы.
Губка защищает рот от жёсткого песка, позволяет прочёсывать более широкую площадь и искать пищу на большей глубине. Люди наблюдают такое поведение уже более 25 лет, и это лишь один из известных примеров использования орудий дельфинами.
В том же заливе животных замечали за другой хитростью: они подхватывают рыбу раковиной, а затем проглатывают её. Этому приёму дельфины учатся у сородичей. А вот использование губки передаётся преимущественно от матери детёнышу.
Освоить навык непросто, поскольку губка мешает эхолокации. Тем не менее он оказался достаточно полезным, чтобы сохраняться на протяжении нескольких поколений.
Теперь учёные выяснили, что такие дельфины отличаются не только поведением. У них обнаружились небольшие особенности эпигенома — совокупности обратимых химических меток, которые регулируют активность генов, не меняя саму последовательность ДНК.
Иными словами, культурная традиция может оставлять в организме биологический отпечаток.
Использованием губок занимается лишь часть индо-тихоокеанских афалин Tursiops aduncus, живущих в заливе Шарк. В основном это самки. Такая охота требует много энергии, но даёт определённые преимущества.
Эти дельфины дольше ищут пищу, меньше отдыхают и часто охотятся в одиночку. Они питаются другой добычей и образуют особые социальные связи. Кроме того, находчивость может помогать им переживать периоды морской жары, когда привычной пищи становится меньше.
При этом некоторые дельфины осваивают технику, а другие — даже живущие рядом и состоящие с ними в близком родстве — никогда её не используют. Это позволило учёным проверить, может ли передаваемый через обучение навык быть связан с различиями в работе генов.
Исследователи изучили образцы кожи 96 дельфинов, собранные более чем за 20 лет. Из них 23 использовали губки, а 73 их соседа — нет.
Учёные проанализировали почти 30 тысяч участков генома, в которых может происходить метилирование ДНК. При этом к молекуле ДНК присоединяются небольшие химические метки, способные усиливать или ослаблять работу генов без изменения генетического кода.
Такие метки могут меняться под влиянием возраста, питания, стресса и условий среды, поэтому они подходят для изучения различий, связанных с образом жизни.
Исследователи обучили вычислительную модель отличать любителей губок от остальных дельфинов только по характеру метилирования. Модель справилась, хотя точность была умеренной.
Одного участка ДНК, который явно отвечал бы за различия, найти не удалось. Сигнал складывался из множества небольших изменений. Итоговая модель использовала особенности метилирования в 21 участке ДНК.
Это соответствует представлению о том, что сложное поведение редко определяется одним геном или единственным биологическим механизмом.
Однако пока остаётся неизвестным, что здесь является причиной, а что следствием. Использование губки меняет рацион, социальную жизнь, расход энергии и воздействие окружающей среды. Все эти факторы способны влиять на химические метки ДНК в течение жизни.
С другой стороны, исследования круглых червей показывают, что некоторые эпигенетические изменения могут передаваться следующему поколению.
Поэтому учёные пока не знают, меняет ли обучение охоте с губкой работу генов, способствуют ли уже существующие особенности эпигенома освоению навыка или же и поведение, и метилирование зависят от других условий жизни.
У исследования есть и ограничение: учёные анализировали кожу, поскольку только этот материал можно безопасно получить у диких дельфинов. Такие образцы могут не отражать изменения, происходящие в мозге и других органах, связанных с поведением.
Биологи давно знают, что культура способна влиять на генетическую эволюцию в течение многих поколений. Новая работа указывает, что эпигеном может обеспечивать более быстрый способ, с помощью которого образ жизни, питание и полезные навыки оставляют биологический след в организме.
