Ген apterous A определяет уникальный вид верхней стороны крыльев бабочек
Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) обнаружили, что ген apterous A отвечает за внешний вид верхней (дорсальной) стороны крыльев у бабочек, которые часто имеют разительно отличающуюся окраску или узоры на верхней и нижней (вентральной) сторонах.
Исследование проводилось на африканской бабочке Bicyclus anynana с хорошо аннотированным геномом.
Узоры на каждой стороне крыла служат разным функциям
Различия в окраске эволюционировали из-за разных функций поверхностей:
- Вентральная сторона (видна в покое) — узоры для маскировки и защиты от хищников.
- Дорсальная сторона (видна в полете) — окраска и узоры для привлечения партнеров.
Роль гена apterous A
Учёные изучили экспрессию гена и провели его нокаут. Эксперименты показали, что:
- apterous A экспрессируется только на дорсальных поверхностях крыльев.
- Мутация этого гена приводит к тому, что верхняя сторона крыльев развивает такие же узоры, как и нижняя. Это доказывает, что ген определяет внешний вид дорсальной поверхности.
Подавление формирования глазчатых пятен
Также было обнаружено, что apterous A действует как ингибитор формирования глазчатых пятен (узоров, напоминающих глаз) на верхней стороне крыльев. При удалении гена на дорсальных поверхностях развивались дополнительные глазчатые пятна — в том же количестве, что и на вентральных.
В местах, где на дорсальной стороне всё же появляются единичные глазчатые пятна, экспрессия apterous A отсутствует. Это означает, что локальное подавление гена позволило глазчатым пятнам развиться в этих точках.
Влияние на полоспецифичные признаки
Ген также влияет на полоспецифичные признаки на верхней стороне передних и задних крыльев:
- На передних крыльях самцов он действует как репрессор, подавляя развитие органов, производящих феромоны, и серебристых чешуек.
- На задних крыльях самцов он, наоборот, выступает как активатор, способствуя развитию волосков, распространяющих феромоны, и серебристых чешуек.
Применение в качестве биомаркера и дальнейшие планы
Ген apterous A можно использовать как биомаркер для идентификации клеток дорсальной поверхности и изучения того, как развиваются специфические цвета и узоры (например, синие чешуйки у бабочек рода Morpho).
В дальнейшем команда планирует изучить функцию этого гена у других семейств бабочек, в том числе у видов без выраженных различий между сторонами крыла, и исследовать механизм подавления им развития глазчатых пятен.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B в начале 2018 года.