Учёные выключили ген, чтобы включить ультрафиолет в крыльях бабочек

Исследователи из Университета Джорджа Вашингтона идентифицировали ген, который определяет, проявляется ли ультрафиолетовая (УФ) иридесценция на крыльях бабочек. В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда показала, что удаление этого гена у бабочек, чьи крылья лишены УФ-окраски, приводит к появлению ярких участков УФ-иридесценции. По мнению учёных, этот ген играет критическую роль в эволюционном процессе, благодаря которому виды становятся отличными друг от друга.

В исследовании изучали два вида североамериканских бабочек: оранжевую серу (Colias eurytheme) и облачную серу (Colias philodice). Крылья самца оранжевой серы отражают УФ-свет, невидимый невооружённым глазом, в то время как крылья самки оранжевой серы, а также самцов и самок облачной серы не имеют УФ-окраски.

Проанализировав геномы бабочек из восточной популяции, учёные обнаружили, что виды активно обменивались генами в результате гибридизации за последнее столетие. Исключением оставалась половая хромосома, которая сохранила различия между видами, что указывало на наличие в ней ключевых генов, поддерживающих их обособленность, включая ген УФ-окраски.

Команда сузила поиск до участка половой хромосомы, ответственного за УФ-иридесценцию, и идентифицировала ген bric-a-brac. Этот ген экспрессируется в клетках, дающих начало микроскопическим чешуйкам крыла. Однако исследователи заметили, что несколько клеток этот ген не экспрессировали. Именно эти клетки давали начало УФ-иридесцентным чешуйкам.

С помощью электронного микроскопа команда увидела, как наличие или отсутствие гена формирует наноструктуру чешуек и, предположительно, их способность усиливать УФ-свет. Используя технику редактирования генома CRISPR, они выключили ген bric-a-brac у не-иридесцентных бабочек. Это привело к изменению наноструктуры чешуек и внешнего вида бабочек: большие участки их тел, включая крылья облачной серы, покрылись УФ-отражающими чешуйками.

Исследователи отмечают, что эта пара видов представляет собой уникальную модель для изучения видообразования, поскольку они не слишком идентичны и не слишком различны, а гибридизация между ними интенсивна, но началась менее века назад.