На крыльях бабочек заметили следы генетической перетасовки

Генетики нашли участки в ДНК, ответственные за формирование двух различных узоров на крыльях бабочек рода Heliconius. Результаты работы опубликованы в журнале PLOS Biology.

На крыльях большинства видов бабочек-геликонов встречаются два типа рисунков, встречающихся в различных комбинациях, — красные пятна на передних крыльях и веер из красных полосок на задних. Эти узоры испытывают действие естественного отбора, поскольку очень важны для бабочек как элементы мимикрии, предупредительной окраски или сигналов, играющих роль в брачном поведении. Скрещиваясь между собой, виды с различными рисунками могут дать потомство с новыми комбинациями узоров. 

Чтобы выяснить происхождение рисунков, а также генетические механизмы, определяющие строение рисунков, ученые изучили геномы 142 особей, относящихся к 17 видам бабочек-геликонов. Они расшифровали последовательности ДНК и сравнили их одна с другой, чтобы найти отличия, ассоциированные с типами рисунков. Так как ранее было известно, что за различные формы красных узоров отвечают не различные кодирующие гены, а активность одного единственного фактора транскрипции optix, генетики искали небольшие области генома, которые бы влияли на его работу. Они обнаружили, что по соседству с optix располагаются отдельные независимые энхансеры — участки, регулирующие экспрессию фактора транскрипции, каждый из которых связан либо с формированием красных пятен, либо красных полосок. 

Полученные геномные данные свидетельствуют, что узоры на крыльях Heliconius имеют более сложную историю, чем считалось ранее. Лучевой узор впервые появился у предков вида H. melpomene, а красные пятна — у других бабочек, которые произошли от предковых форм H. melpomene около четрыех миллионов лет назад. Однако, у современных бабочек встречаются обе формы узора, что говорит о многочисленных случаях гибридизации между видами, и новые рисунки возникли из-за перетасовки регуляторных последовательностей внутри генома. 

Результаты работы доказывают наличие давно предполагаемой модульности в регуляции окраски крыла бабочек, когда комбинации отдельных независимых генных элементов определяют формирование целого узора. 

Регуляторные элементы располагаются в некодирующей части генома, которые не отвечают за синтез белка. Вместо этого они влияют на активность генов или других регуляторов, имея огромный эффект на развитие и формирование анатомических и других черт организма.

Александр Еникеев