За хитромудре маскування метеликів родини косатцевих (Papilionidae), яке імітує кольористику отруйних комах, відповідає єдиний ген, - такого висновку дійшли американські вчені у дослідженні, опублікованому в журналі Nature. Таким чином, вдалося поставити крапку у тривалих дебатах про те, як працюють еволюційні механізми захисної мімікрії, що відлякує потенційних хижаків.
За захисне розфарбування самок метеликів Papilio polytes відповідає єдиний ген.
«Це – давня загадка у біології – як два неспоріднених між собою видів можуть бути разюче подібні один на одний», – розповідає Шон Керолл, еволюційний біолог з Університету Вісконсина-Медісона, який не брав участі в дослідженні.
Маскування метелика з родини косатцевих Papilio polytes цікавить вчених ось уже 150 років. Британський натураліст і мандрівник Альфред Рассел Воллес (1823-1913) описав захисну мімікрію у самок цього виду під час подорожі Південно-Східною Азією у 1860-х рр. Рассел використав ці дані як підтвердження теорії природного відбору, яку він розробляв разом з Чарльзом Дарвіном кількома роками раніше.
Дебати стосовно походження імітаційної кольористики продовжувалися напротязі усього ХХ століття. У 1960-х еволюційні біологи запропонували гіпотезу, згідно якої за неї відповідають «супергени» – набір генів, успадкований en masse, – що або передаються нащадкам у цілому, або не передаються взагалі.
«Тоді ще здавалось неймовірним, що за всю цю роботу може відповідати єдиний ген», - стверджує автор дослідження, еволюційний біолог з Чиказького університету Марк Кронфрост. Самці P. polytes не мають захисного забарвлення; їх крила – чорні з білими цятками. Самки ж мають різноманітне забарвлення, зокрема барвисті полоси і крапки, що часом разюче схоже на кольористику отруйного метелика Pachliopta hector.
Щоб визначити генетичні механізми кольорової різноманітності P. polytes, команда Кронфроста схрещувала різні популяції самців і самок цього виду. Дослідники проаналізували сотні зразків ДНК самок, шукаючи відмінності між геномами особин, які мали захисне забарвлення, та особин, які його не мали.
Під час дослідження команда Кронфроста знайшла ділянку хромосоми, яка містила п’ять генів. Наступне секвенування геному підтвердило, що за появу захисного рисунка відповідає ген doublesex. Цей ген кодує білок, що контролює активність багаьох видів комах та відповідє за визначення статі плодової мушки.
Зв’язок між doublesex та захисною мімікрією дає змогу пояснити, чому захисне забарвлення з’являється тільки в самок: організм самців та самок продукує різні білки, кодуючи і «зшиваючи» докупи різні ділянки одного й того самого гена (цей процес називається альтернативним сплайсингом). Однак сплайсинг не пояснює розбіжностей у кольористиці самих самок, оскільки, незалежно від наявності захисного розфарбування, усі вони мають три однакові типи даного білка.
Вчені ідентифікували розбіжності в генетичній послідовності doublesex особин з різними рисунками на крилах. Ці розбіжності, як виявилося, обумовлюють різні властивості білків, які кодує цей ген. Кронфрост припускає, що ці розбіжності спонукають білки активувати різні набори генів, що й визначають забарвлення та форму крил самок P. polytes.
08.03.2014