Один генетический переключатель меняет цвет крыльев бабочки

Исследование, опубликованное 25 октября в Current Biology, показало, что у бабочки Heliconius cydno всего один ген контролирует, будут ли пятна на её крыльях белыми или жёлтыми.

Учёные из Чикагского университета создали генетическую карту, используя белых и жёлтых бабочек H. cydno. Анализ геномных последовательностей выявил единственный ген aristaless1 (al1), который действует как переключатель между жёлтой и белой окраской.

• У большинства родственных видов пятна жёлтые.
• У H. cydno есть как жёлтые, так и белые подвиды.
• У бабочек с белыми пятнами наблюдается повышенная экспрессия гена al1 (он "включён").

Это указывало на возможную роль гена в подавлении выработки жёлтого пигмента. Учёные подтвердили эту функцию с помощью инструмента редактирования генов CRISPR/Cas9. Когда они "выключили" (нокаутировали) ген al1 у эмбрионов бабочек, которые должны были быть белыми, у тех развились жёлтые пятна.

"Оказывается, эволюционное новшество здесь заключается не в том, что вид приобрёл пигмент, а в том, что был включён ген для подавления пигмента, присутствовавшего у предков", — пояснил старший автор исследования Маркус Кронфорст.

Анализ эволюционной истории показал, что белая версия гена al1 — относительно новое явление, впервые появившееся у H. cydno, а затем, вероятно, попавшее в другие виды через скрещивание.

Также есть свидетельства, что этот же ген может быть связан с брачными предпочтениями по цвету: белые самцы предпочитают белых самок, а жёлтые — жёлтых. Гены, отвечающие за окраску и предпочтения у H. cydno, давно известны своей локализацией в одном участке генома.

"Теперь, когда мы знаем молекулярную основу цвета, мы можем начать выяснять, как с ним связано предпочтение", — говорит Кронфорст.

Эта тесная связь между признаком и предпочтением может объяснять быстрое видообразование и большое разнообразие бабочек рода Heliconius.