Ген, отвечающий за развитие глаз, окрашивает крылья бабочек в красный цвет

Красный цвет в природе может быть сигналом опасности или мимикрии. Ярко-красные пятна на крыльях ядовитых бабочек Heliconius предупреждают хищников: «НЕ ЕШЬ МЕНЯ!». Разные виды ядовитых бабочек в одном регионе часто мимикрируют друг под друга, формируя «кольца мимикрии» и усиливая общий сигнал.

Несколько научных групп, включая учёных Смитсоновского института в Панаме, обнаружили, что бабочки Heliconius копируют красные узоры на крыльях друг у друга благодаря изменениям в одном и том же гене.

Этот ген не только приводит к появлению одинаковых красных узоров у соседствующих видов, но и ответственен за огромное разнообразие красных узоров у видов Heliconius по всей Америке, когда он включается в разных областях крыла.

Поскольку разные виды бабочек развивали красные узоры независимо, исследователи полагали, что в каждом случае за это отвечали разные гены.

«Разнообразие узоров на крыльях бабочек Heliconius всегда восхищало коллекционеров, — сказал генетик Оуэн Макмиллан. — Люди пытались разобраться в генетике колец мимикрии с 1970-х годов. Теперь, объединив старые генетические методы и новые методы геномики, мы получили очень неожиданный результат: все красные узоры кодируются всего одним геном. Различия в узорах, по-видимому, связаны с тем, как регулируется активность этого гена».

Методы исследования

1. Сначала команда использовала генетический скрининг для поиска генов, которые по-разному активны у бабочек с красными узорами и без них.
2. Обнаружив перспективный ген, учёные применили окрашивание, чтобы показать, где именно этот ген экспрессируется на крыльях бабочек с разными узорами.
3. Оказалось, что ген экспрессируется точно в тех местах, где появляется красный пигмент, во всех случаях. Совпадение было настолько полным, что с помощью этого окрашивания можно было идентифицировать даже тонкие различия в узорах между видами.

Неожиданная связь

Изучив генетические библиотеки, исследователи обнаружили, что ген, отвечающий за красный цвет у Heliconius, уже был известен как ген optix, участвующий в развитии глаз у других организмов.

«Интригующе, что оммохромные пигменты, окрашивающие эти крылья в красный цвет, также присутствуют в глазах, — отметила соавтор Хизер Хайнс. — То, как ген optix кодирует цвет крыла, поднимает множество новых вопросов».

Это открытие меняет представление о генетической основе биоразнообразия. Как отметил директор института Элдридж Бермингем, возможно, генетическая основа для такого разнообразия окажется гораздо проще, чем ожидалось.