Установление бабочек-морфо Амазонии в качестве новой эко-эволюционной модели

Бабочки рода Morpho — знаковые виды амазонских тропических лесов, известные своими металлическими оттенками синего и зелёного. Несмотря на их заметный вид и увлекательную биологию, крупные проекты по секвенированию геномов до недавнего времени их обходили стороной.

В новой статье, опубликованной в журнале открытого доступа GigaScience, Элуаза Бастид и её коллеги представили первые полноразмерные геномные последовательности для трёх видов бабочек-морфо: M. helenor, M. achilles и M. deidamia. Эти данные позволяют исследовать, как два вида бабочек могут существовать в одном регионе и выглядеть сходно, оставаясь при этом отдельными видами.

Эти три вида Morpho обитают совместно в одной среде (в «симпатрии»). Предыдущие исследования также показали, что самцы Morpho привлекаются рисунком крыльев не только своего, но и других сходных видов. Это ставит важный эволюционный вопрос: если близкородственные виды живут в одном месте, а особи разных видов сексуально привлекательны друг для друга, то что служит репродуктивным барьером, который сохраняет их обособленность?

Часть ответа может заключаться в поведении. Если виды активны в разное время суток, они реже встречаются с особями родственного вида, что поддерживает репродуктивную изоляцию.

Другие ответы можно найти в их геномах. Авторы сравнили геномы трёх видов и обнаружили, что их генетический состав в целом очень похож. Однако есть одно заметное исключение на так называемой Z-хромосоме (одной из половых хромосом у бабочек), где были обнаружены множественные крупномасштабные перестройки геномного материала. Благодаря новым высококачественным геномным последовательностям эти перестройки теперь можно охарактеризовать в деталях.

В системе определения пола у бабочек самки имеют конституцию WZ, а самцы — ZZ. Из-за геномных инверсий возникают генетические несовместимости между родственными видами, которые сохраняют их идентичность — даже при совместном обитании.

В целом, новая высококачественная сборка и аннотация геномов трёх видов бабочек-морфо выявили различия в числе хромосом, наличие нескольких длинных инверсий в Z-хромосоме и генетическое расхождение между копиями генов, которые могут играть значительную роль в репродуктивной изоляции. Подобные механизмы ранее описывались у других видов бабочек, но эта работа делает знаменитых бабочек-морфо новым объектом для изучения фундаментальных эволюционных вопросов на детальном геномном уровне.

Как отмечают авторы в заключении, «исследование открывает новые пути для изучения экологических и геномных факторов, вовлечённых в симпатрическое видообразование и его усиление».