Как изменение одного гена привело к появлению нового вида обезьяньего цветка

Около 5 миллионов лет назад некоторые виды обезьяньего цветка (monkeyflower) потеряли желтый пигмент в лепестках и приобрели розовый, что привлекало пчел для опыления. Позже у вида-потомка накопились мутации в гене YUP, что восстановило желтые пигменты и привело к появлению красных цветков. Этот вид перестал привлекать пчел, и его начали опылять колибри, что генетически изолировало красные цветы и создало новый вид.

Ботаники из UConn и их коллеги выяснили, какой именно ген изменился, чтобы предотвратить выработку желтого цвета. Их исследование, опубликованное в Science, показывает, что YUP — это частичный дубликат уже существующего гена, не связанного с цветом. Он находится в локусе генома, где есть три новых гена, не встречающихся за пределами этой группы видов.

Исследователи обнаружили, что ген YUP нацелен на главный регулятор каротиноидов — пигментов, которые делают цветы желтыми. YUP производит множество малых РНК, которые подавляют ген каротиноидов. Это один из немногих примеров, когда гены, производящие малые РНК, влияют на признаки, важные для образования нового вида.

Два других гена в том же локусе также влияют на окраску цветка. Уникальность этих трех генов, обнаруженных только у нескольких близкородственных видов обезьяньего цветка, является важной подсказкой к пониманию того, как эволюционируют новые виды.

"Почти у каждого вида есть уникальные гены, называемые 'таксон-специфичными', потому что они встречаются только у небольшой группы видов. В большинстве случаев мы не знаем, что делают эти гены", — говорит ботаник Яову Юань. Это исследование показывает, что именно такие гены могут быть ключом к появлению новых видов. Ранее многие генетики и эволюционные биологи считали, что виды дифференцируются за счет изменений в экспрессии общих генов, а небольшое количество идиосинкразических генов вряд ли может быть важным.

"Мы думаем, что понимаем эволюцию достаточно хорошо, чтобы делать прогнозы. Но теперь мы понимаем, что это не так. Эволюция просто непредсказуема", — заключает Юань.