Геномное картирование выявило «супермутацию», приводящую к криптической окраске у палочников

Признаки, формирующие внешний вид организма, включая окраску, определяются множеством разных генов и условиями среды.

«У людей и домашних животных, например, наблюдается разнообразие кожи, меха и волос, а также диапазон роста — пример непрерывной изменчивости, — говорит генетический эколог из Университета штата Юта Зак Гомперт. — Однако в дикой природе типы генетических мутаций, влияющих на адаптацию и, следовательно, на внешний вид, только начинают изучаться. Некоторые признаки демонстрируют более прерывистую или дискретную изменчивость».

В статье, опубликованной 23 июля 2020 года в журнале Science, Гомперт и коллеги из Университета Шеффилда (Великобритания), Университета Поля Валери в Монпелье (Франция), Бернского университета и Швейцарского федерального института водных наук и технологий (Швейцария), кампуса Хурикилья Автономного университета Керетаро (Мексика), Университета Нотр-Дам и Университета Невады в Рино обсуждают результаты исследования семи видов североамериканских палочников (Timema).

«Большинство исследований генетической основы признаков и адаптации сосредоточено на отдельных генах и небольших мутациях, — говорит Гомперт, доцент кафедры биологии и Центра экологии Университета штата Юта. — Но в этой работе мы обнаруживаем большую роль крупных мутаций и структурных перестроек генома, которые фактически "блокируют" целые наборы генов в группы».

Используемые в исследовании палочники нелетающие и растительноядные. У большинства видов Timema есть зелёные и коричневые «морфы» (локальные разновидности вида), которые являются криптическими, то есть визуально сливаются с окружающей средой. Криптическая окраска позволяет насекомым избегать хищничества птиц, маскируясь на листьях, стеблях или коре растений, которыми они питаются. Однако один вид, Timema chumash, демонстрирует диапазон цветов морф, включая зелёный и коричневый, а также жёлтый, оранжевый, красный и оттенки синего.

«Используя методы геномного картирования, мы показываем, что крупная адаптивная делеция размером в миллион пар оснований — супермутация — превращает континуум цветовой изменчивости, наблюдаемый у T. chumash, в дискретные цветовые морфы у других видов палочников, — говорит Гомперт. — Это открытие важно, поскольку помогает согласовать крупные эволюционные сдвиги или разрывы с непрерывным процессом эволюции. Оно также даёт представление о том, как непрерывная изменчивость упаковывается в полудискретные единицы биологического разнообразия, такие как морфы, полы и виды».