Поиск генетических изменений, стоящих за окраской бабочек

Во время промышленной революции в Англии XIX века начали появляться чёрные бабочки — потому что они лучше сливались с почерневшими от загрязнения стволами деревьев, чем обычные пёстрые бабочки. Теперь учёные близки к определению генетического изменения, ответственного за этот классический пример естественного отбора.

Пестрянка берёзовая — это чёрно-белая пятнистая бабочка, которая днём сидит на деревьях. В Англии 1800-х годов тёмная сажа с фабрик начала покрывать деревья, некогда покрытые светлыми лишайниками. Именно тогда в популяции начала появляться чёрная форма — и эксперименты 1950-х годов показали почему: в загрязнённых районах птицы поедали светлых пёстрых бабочек в большем количестве, чем чёрных, потому что их было легче увидеть. (В чистых районах наблюдалась обратная ситуация: птицы ели больше тёмных бабочек.)

Илик Саккери, эволюционный биолог из Ливерпульского университета, и его коллеги решили использовать современные молекулярные инструменты, чтобы выяснить, какие изменения ДНК вызвали этот сдвиг.

Для этого исследователи провели обширное скрещивание бабочек и проанализировали их геномы в поисках небольших генетических вариаций, которые всегда проявлялись при чёрном окрасе тела. Они проследили мутацию до участка ДНК в конкретном месте на одной из хромосом бабочки, что указывало на то, что ген, вызывающий чёрный цвет, должен находиться в этой области.

Учёных также интересовало, возникали ли чёрные бабочки много раз независимо в период загрязнения. Чтобы изучить это, они взяли образцы чёрных бабочек, найденных в 80 разных местах Великобритании. Во всех случаях они обнаружили один и тот же генетический отпечаток — это позволяет предположить, что мутация на чёрную окраску произошла от одной исходной бабочки.

Однако учёные до сих пор не знают точно, какой ген вызвал почернение — Саккери сказал, что для этого потребуются дальнейшие исследования.

«Это только начало, на самом деле», — сказал он.

Команда также отметила, что область хромосомы, в которой находится ген, известна у многих видов бабочек как влияющая на узоры на крыльях. Этот сегмент хромосомы мог иметь большое значение в формировании изменений формы и цвета в ходе эволюции бабочек, сказал Роберт Рид, эволюционный генетик из Калифорнийского университета в Ирвайне, не участвовавший в исследовании.

Исследование было опубликовано в журнале Science.