Секреты адаптации к изменению климата обнаружены у кукурузного мотылька

Биологи из Университета Тафтса обнаружили два гена, которые могут позволить некоторым видам насекомых выжить при изменении климата, адаптируя свои биологические годовые ритмы. Способность синхронизировать поведенческие, морфологические и другие переходы с сезонами критически важна для жизненного цикла большинства насекомых. В исследовании, опубликованном в Current Biology, учёные изучили европейского кукурузного мотылька (Ostrinia nubilalis) и выявили вариации в двух генах циркадных часов — per и Pdfr — которые позволяют разным популяциям бабочки адаптировать свои переходы к более длинной или короткой зиме.

Ожидается, что в следующем столетии продолжительность зимы сократится на месяц. Поскольку изменение климата уже идёт, многие виды насекомых испытывают серьёзные последствия. В одних случаях это способствовало расширению ареала вредителей, таких как Ostrinia и цикадки, в других — сокращению численности полезных опылителей. Авторы исследования отметили, что, несмотря на важность цирканнуальных ритмов для адаптации насекомых к быстро меняющейся среде, о лежащих в основе этого механизмах известно мало.

Более ранняя весенняя активность и выход из состояния зимнего покоя (диапаузы) позволяют популяциям насекомых находить благоприятные условия и давать больше поколений в год, что повышает их выживаемость перед лицом быстрых изменений среды. Проведя широкий скрининг генома кукурузного мотылька среди пяти популяций с разной диапаузой, авторы обнаружили, что с этой активностью коррелируют два гена: period (per) и pigment dispersing factor receptor (Pdfr). Учёные также прогнозируют, что интенсивный отбор вариантов этих двух генов, вероятно, будет важен для адаптации и расширения ареала в условиях продолжающегося глобального изменения климата.

"Мы можем начать изучать эти гены у других насекомых, чтобы увидеть, как их вариация может быть связана с изменениями сроков ухода в состояние покоя перед зимой и 'пробуждения' весной", — сказала Женевьева Козак, первый автор исследования.

Известно, что оба гена, per и Pdfr, взаимодействуют с нейронами циркадного водителя ритма в мозге насекомых, где их роль заключается в синхронизации биологической активности с суточными циклами дня и ночи. Интересно, что эти два гена и их продукты, известные своей ролью в координации краткосрочных биологических циклов, как выяснилось в этом исследовании, также важны для долгосрочных годовых циклов. Авторы предполагают связь между суточными и сезонными "часами".

"Хотя нам ещё предстоит пройти долгий путь, завершение молекулярной картины может помочь биологам не только понять, но и, возможно, предсказать и предвидеть влияние изменения климата на разные виды насекомых", — сказал Эрик Допман, профессор биологии в Университете Тафтса. — "Мы можем использовать эту информацию для помощи в природоохранных мероприятиях и борьбе с вредителями".