Мозговая адаптация помогает возникновению новых видов
Учёные, изучая лесных бабочек в Центральной и Южной Америке, обнаружили, что изменения в том, как животные воспринимают и обрабатывают информацию из окружающей среды, могут способствовать возникновению новых видов. Исследование, проведённое под руководством Бристольского университета и опубликованное 9 февраля в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), проливает свет на механизмы видообразования и недооценённую роль изменений в мозге.
Международная команда под руководством доктора Стивена Монтгомери из Школы биологических наук Бристольского университета сравнила морфологию мозга двух близкородственных, но экологически различных линий бабочек. Первая, включая вид Heliconius cydno, обитает в глубине леса, где уровень освещённости под пологом низкий. Её сестринская линия, включая вид Heliconius melpomene, живёт на опушках леса, где света значительно больше. Несмотря на экологические различия, эти виды всё ещё могут давать жизнеспособное потомство, что указывает на то, что они находятся на грани становления новыми видами.
Команда обнаружила существенные различия в строении мозга у видов с опушки и из глубины леса. У последних больше развиты отделы мозга, отвечающие за обработку зрительной информации. Собрав бабочек в разных частях Южной и Центральной Америки, а также вырастив особей в контролируемых условиях в Смитсоновском институте тропических исследований в Панаме, учёные показали, что различия в морфологии мозга накапливались в соответствии с действием естественного отбора.
Аналогичные различия были выявлены при анализе экспрессии генов в мозговой ткани. На основе паттерна экспрессии генов можно было точно определить видовую принадлежность особи. Гены, определяющие эти различия, эволюционируют быстро и расположены в участках генома, наиболее различающихся между двумя видами.
Для дальнейшего изучения этих эффектов команда получила гибридное потомство от скрещивания видов с опушки и из глубины леса. У гибридов наблюдалась промежуточная морфология мозга и паттерны экспрессии генов.
Исследователи полагают, что адаптации мозга могут играть недооценённую роль в видообразовании в разных средах. Поведенческая эволюция, важная для видообразования, должна иметь нейронную основу.
Работа также подчёркивает важность сохранения сложности местообитаний в тропических лесах для защиты биоразнообразия. Виды тесно адаптированы к занятию различных микроместообитаний, и для их сохранения необходимо поддерживать естественную изменчивость лесных экосистем.