Биологи раскрыли секрет бабочек-«трансформеров»

Опубликовано: 23-10-2018

Европейским ученым удалось раскрыть секрет «актерского мастерства» бабочек Heliconius numata, которые способны подражать внешности других видов, меняя окраску и форму крыльев своих потомков при помощи «супергена» маскировки, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.Группа ученых под руководством Матье Жорона (Mathieu Joron) из Национального музея естественной истории в Париже проанализировала геном Heliconius numata. «Нас поразило то, что мы обнаружили. Эти бабочки — настоящие насекомые-«трансформеры»… Один-единственный генетический ключ позволяет им подражать нескольким другим бабочкам — прямо как в научной фантастике!» — пояснил Жорон.Среди животных-«актеров» существует два типа подражания: мимикрия Бейтса — копирование облика ядовитых животных вполне безобидными существами, и мимикрия Мюллера — сходство во внешнем облике между несколькими разными «несъедобными» видами. Как правило, один генетический ключ в геноме такого «актера» контролирует весь набор генов, ответственных за копирование формы и цвета тела и крыльев объекта «подражания». Такое сочетание из ключа и генов называется «супергеном».К числу таких «актеров» относится и ярко-рыжая бабочка Heliconius numata из семейства нимфалид, похожая по своему внешнему виду на ядовитых бабочек-данаид.Естественный отбор должен способствовать выживанию только тех бабочек, которые являются хорошими «актерами», и поэтому изменчивость этих участков генома должна быть крайне невысокой. С другой стороны, рост популяции мимиков (обладающих хорошими способностями к мимикрии) должен привести к уменьшению эффективности маскировки — хищные виды перестанут доверять «знакам опасности», которым подражают бабочки-«актеры», и будут пробовать на вкус всех таких насекомых.Считается, что Heliconius numata могут «распределять» риск, подражая сразу нескольким видам несъедобных бабочек. С другой стороны, разнообразие форм и цвета крыльев этой бабочки могут объясняться местными различиями в устройстве генома.Жорон и его коллеги изучили генетические механизмы выбора «маскировки», проанализировав то, как менялся набор «включенных» и «выключенных» генов в геномах бабочек из нескольких популяций Heliconius numata. Сравнение геномов показало, что один из участков в геноме всех бабочек — «суперген» длиной в несколько сотен тысяч нуклеотидов-«букв» ДНК — оставался практически неизменным.Ученые секвенировали фрагмент в 1 миллион нуклеотидов рядом с «супергеном» и обнаружили, что «суперген» состоит из двух разных участков длиной в 400 и 138 тысяч оснований, которые содержат 18 и 13 генов, управляющих внешним видом Heliconius numata.Авторы статьи сравнили структуру «супергена» у 156 бабочек Heliconius numata и установили, что «включение» или «выключение» этих участков определяет вид «маскировки». Как отмечается в статье, такое устройство супергена позволяет бабочкам хранить в своем геноме три разных варианта маскировки. В случае, если оба участка супергена «выключены», бабочка теряет все способности к мимикрии и быстро становится жертвой хищников. Сравнение геномов показало, что эти участки сохраняются в первозданном виде даже при скрещивании генетически отдаленных особей из разных географических областей.Ученые полагают, что похожий механизм мог развиться и у другого вида бабочек — березовой пяденицы, которая приспособилась к появлению копоти и сажи на деревьях в индустриальной местности, сменив свой «березовый» окрас на серый.