Мутация гена привела пяденицу берёзовую на тёмную "сторону"

Наглядный пример того, какими были пяденицы берёзовые до промышленной революции, и какими они стали после.

Фотография Ilik Saccheri.

У обоих насекомых выявлен ген, который и сыграл роль в окрашивании. У одних он привёл к тёмному окрасу, у других √ к ярким узорам на крыльях.

Фотография с сайта www.cam.ac.uk.

Пяденица берёзовая, которая и изменила свой окрас в ответ на внешние изменения.

Фотография Ilik Saccheri.

Учёные из Великобритании обнаружили, что одна и та же генетическая мутация отвечает за окрас и у пяденицы берёзовой, и у ярких тропических бабочек. Недавно исследователям наконец-то удалось вычислить, как произошла эволюция тёмноокрашенных насекомых.

Они идентифицировали мутацию гена, которая привела к смене окраса пяденицы берёзовой во время британской промышленной революции на более тёмный цвет. Отметим, что естественный вид для такого насекомого – это светлые крылья.

В своём исследовании биологи из Кембриджского и Шеффилдского университетов выяснили, что быстрая эволюция гена, известного как "кора" (cortex), вероятно, сыграла роль в появлении ярких цветов и узоров у тропических бабочек.

Параллельно в другом исследовании учёные из Университета Ливерпуля установили, что тот же ген вызвал у пяденицы берёзовой "тёмные" изменения окраса в середине 19 века. Так насекомое получило возможность лучше маскироваться от птиц. Исследователи назвали это явление побочным эффектом промышленного загрязнения тех времён.

Поясним, что британские пяденицы берёзовые имели преимущественно бледный окрас до 19 века, и они использовали его для того, чтобы замаскировать себя от птиц на обросших лишайниками стволах деревьев. Но во время промышленной революции тёмная "сторона" сменила светлую, так как стволы стали более тёмными из-за появления на них большого количество копоти. Как результат светлые насекомые больше не могли эффективно прятаться на такой поверхности.

У обоих насекомых выявлен ген, который и сыграл роль в окрашивании. У одних он привёл к тёмному окрасу, у других √ к ярким узорам на крыльях.

Этот процесс известен под названием индустриальный меланизм. Меланизм – это развитие тёмной пигментации у животных.

Увеличения количества тёмноокрашенной моли в середине 19 века указывает на то, что изменение цвета насекомых было напрямую связано с промышленным загрязнением в то время, отмечают исследователи. Удивительным, по мнению учёных, является то, что мутация в гене cortex отвечает за окрас не только у чёрной пяденицы берёзовой, но и также у ярких тропических бабочек. Хотя они и радикально отличаются друг от друга.

Команда специалистов под руководством экологического генетика Илика Саккери (Ilik Saccheri) из Университета Ливерпуля, секвенировала и сравнила одну часть хромосомы у пядениц берёзовых (как светлых, так и тёмных). Они обнаружили 87 различий, которые и стали "кандидатами" изменения на тёмный окрас.

Далее учёные изучили каждый локус в ДНК у 283 светлых и 110 тёмных пядениц берёзовых. В итоге они обнаружили только одно генетическое изменение у 95 процентов тёмных насекомых, которые полностью отсутствовали у всех испытуемых бледных пядениц. Такая мутация произошла внутри гена cortex, который влияет на деление клеток.

"Поразительно, что один и тот же ген работает в обоих случаях. При этом у пяденицы берёзовой тёмный окрас развивался по той причине, что они пытались скрыться, а тропические бабочки использовали яркие цвета, чтобы "прорекламировать" свою токсичность для хищников", — говорит профессор эволюционной биологии их Кембриджского университета Крис Джиггинс (Chris Jiggins).

Пяденица берёзовая, которая и изменила свой окрас в ответ на внешние изменения.

Полученные данные, по мнению биологов, потенциально могут заполнить существенный пробел в эволюционной истории обоих групп насекомых. По причинам, которым исследователям ещё только предстоит выяснить, ген cortex, который помогает регулировать деление клеток у насекомых, стал главным фактором, влияющим на естественную селекцию, действуя на цвет и узор на крыльях.

"Мы были удивлены тем фактом, что один и тот же ген контролирует такое разнообразие различных цветов и узоров у обоих насекомых, — говорит соавтор исследования, доктор Никола Надо (Nicola Nadeau) из Университета Шеффилда. – Наша научная работа вместе с выводами ливерпульских коллег показывает, что ген cortex является важным для эволюции цветов и узоров в целой группе насекомых".

Бабочки и пяденица берёзовая составляют отряд насекомых, известных как чешуекрылые. Почти все они имеют различные узоры на крыльях, которые адаптированы под разные цели: привлечение партнёров или маскировка от хищников.

Эти узоры на крыльях фактически состоят из крошечных цветных чешуек, расположенных как плитки на черепичной крыше. И, несмотря на то, что биологи веками изучают их, молекулярные механизмы, которые контролируют их развитие, только сейчас начинают открывать свои тайны.

Оба исследования опубликованы в научном издании Nature: первое и второе.

Добавим, что "Вести.Наука" рассказывали о другом удивительном примере эволюционных изменений — когда колибри перепутали нектар с мясом.