Ген мимикрии у бабочек возрастом 120 млн лет

Международная группа исследователей, объединившая несколько институтов в Европе, США и Южной Америке, изучила генетический механизм, лежащий в основе маскировки некоторых видов бабочек. Биологи обнаружили, что основа для этого процесса была заложена десятки миллионов лет назад — еще во времена, когда на Земле господствовали динозавры. Это указывает на то, что эволюционные процессы, несмотря на кажущуюся хаотичность, могут подчиняться строгим принципам и сохранять важные генетические алгоритмы.

Ученые сравнили генетический материал семи видов бабочек из тропических лесов Южной Америки. Причем отбирались насекомые, которые давно разошлись по эволюционному древу, но имеют одну важную поведенческую особенности: у них есть характерный рисунок на крыльях, отпугивающий птиц и других хищников.

Все эти виды не только имеют такие предупреждения, но и ядовиты, невкусны для птиц. Сами по себе узоры на их крылья как бы заявляют об этом, предостерегая хищников и защищая бабочку от нападения. В результате выяснилось, что, несмотря на расхождение линий десятки миллионов лет назад, все механизмы мимикрии опираются на два гена, названные ivory и optix. Они формируют специфический рисунок на крыльях. Причем конвергенция не ограничивается идентичными генами: она также распространяется на регуляторные процессы, которые их контролируют.

Таким образом, за окраску отвечают даже не сами гены, а их внутренние молекулярные «переключатели», которые определяют, когда и где активируются гены во время развития крыльев. Причем бабочки используют идентичный генетический трюк — хромосомную инверсию. При ней большой фрагмент ДНК меняет первоначальную ориентацию, чтобы включить регуляторный механизм защиты.

Авторы исследования отследили, что механизм развился более 120 миллионов лет назад. Это яркий пример конвергентной эволюции. Так называют явление, при котором неродственные виды независимо друг от друга развивают один и тот же признак под влиянием общих условий и среды. Само по себе явление — не редкость. Однако ученым нечасто удается изучить генетическую основу механизма, особенно в таких подробностях.

Биологи отмечают, что общая токсичность всех изученных бабочек объясняет селективное давление, поддерживающее конвергенцию. Эти чешуекрылые имеют общий признак — ядовитость. Если птица усвоила, что определенный цветовой узор на крылья согласован с невкусной пищей, то другим насекомым полезно демонстрировать такую же предупреждающую раскраску.

Выводы команды выходят за рамки конкретных случаев из жизни южноамериканских бабочек. Это подтверждение того, что природа следует определенными путями и не так часто поддается случайным поворотам, как это можно было предположить. Кроме того, исследование дает биологам инструмент для прогнозирования того, как другие виды могут реагировать на определенные условия окружающей среды.

Ранее мы рассказывали об уникальном механизме защиты деревьев от насекомых.