Выбор партнера у бабочек Heliconius связан с простым изменением в нервной системе, что может ускорять эволюцию

Простое изменение в нервной системе меняет предпочтения самцов бабочек при спаривании, способствуя быстрой поведенческой эволюции. Об этом сообщают Николас ВанКурен и Натан Бюркл из Чикагского университета (США) и их коллеги в журнале с открытым доступом PLOS Biology.

Heliconius — группа тропических бабочек, известная разнообразием узоров и цветов крыльев, которые служат предупреждением для хищников. Поскольку окраска крыльев критически важна для выживания, у самцов эволюционировало предпочтение к самкам с таким же цветом крыльев. Однако сенсорные и неврологические механизмы, лежащие в основе этих предпочтений, изучены плохо.

Исследователи изучили генетические и сенсорные механизмы выбора партнера у двух подвидов бабочек Heliconius cydno, имеющих на крыльях либо жёлтые, либо белые пятна. Они выявили четыре геномных региона, связанных как с цветом крыльев, так и с предпочтениями при спаривании, включая «K локус», который также ассоциирован с этими признаками у других бабочек Heliconius.

Далее учёные исследовали паттерны экспрессии генов в сетчатке, зрительной доле и мозге на разных стадиях развития. Они обнаружили семь генетических вариантов, расположенных в геномных регионах, связанных с предпочтениями при спаривании, и экспрессирующихся на значительно разных уровнях у самцов с жёлтыми и белыми пятнами, что делает их сильными кандидатами на роль факторов, влияющих на выбор партнёра.

Чтобы понять, как самцы воспринимают разные цвета крыльев, исследователи изучили цветовую чувствительность и активность фоторецепторов в глазах бабочек. Они обнаружили, что зелёно-чувствительные фоторецепторы подавляли активность большинства УФ-чувствительных фоторецепторов у самцов, предпочитающих самок с жёлтыми крыльями, но лишь у немногих — у других бабочек.

Это относительно простое изменение в периферической нервной системе может обеспечить физиологическую основу для изменения восприятия и привлекательности двух цветов крыльев.

Результаты показывают, что предпочтения бабочек при спаривании являются результатом различий в обработке сенсорной информации. Это говорит о том, что самцы Heliconius cydno находят самок с совпадающим цветом крыльев не просто более заметными, а более привлекательными. Ингибирующие связи между фоторецепторами легко эволюционируют, что может способствовать быстрой поведенческой эволюции.

Авторы добавляют: «Наша работа дала яркую картину того, как контролируется критически важное визуальное поведение — выбор партнёра — от вариаций в связях между нейронами в глазу до генетических вариаций по всему геному».