Как львиный зев сохраняет свой цвет: эволюционный механизм "указателей"
Исследование цветовых узоров диких цветов в горной долине позволило понять, как природа контролирует фундаментальные эволюционные изменения у видов.
Учёные из Центра Джона Иннеса, изучающие львиный зев (Antirrhinum majus), обнаружили новый эволюционный "приём", который благоприятствует цветовым схемам, наиболее чётко указывающим опыляющим пчёлам на точку входа в цветок.
В статье, опубликованной сегодня, впервые в природе идентифицирован недавно эволюционировавший генетический механизм, известный как шпилька (hairpin). Профессор Энрико Коэн из Центра Джона Иннеса заявил, что это открытие стало для команды "полной неожиданностью".
Открытие было сделано в любопытном месте в Пиренеях, где сходятся две популяции львиного зева:
- Antirrhinum pseudomajus — пурпурный с жёлтыми акцентами.
- Antirrhinum striatum — жёлтый с пурпурными акцентами.
Между ними находится гибридная зона, где цветы демонстрируют смешанные черты соседних популяций. Анализ генов показал, что цветы в этой зоне производят меньше семян и потомства по сравнению с соседями по обе стороны. Чёткие цветовые различия указывали, что что-то мешает генам, влияющим на цвет, распространяться между популяциями.
Команда сосредоточилась на гене SULF, который отвечает за концентрацию жёлтого пигмента. У пурпурных цветов этот ген создаёт небольшое жёлтое пятно, чётко маркирующее вход для пчёл. Опылители предпочитают цветы с хорошо обозначенными "указателями", что даёт эволюционное преимущество.
Новые генетические методы, использованные доктором Десмондом Брэдли, выявили в геноме неожиданную структуру, где две копии гена "перевернулись", образовав шпильку. Дальнейшие исследования показали, что эта шпилька генерирует малые РНК (химические "кузены" ДНК), которые ограничивают выработку жёлтого пигмента у пурпурных цветов.
Профессор Тамаш Далмай из Университета Восточной Англии отметил: "Это первый случай, когда мы зафиксировали превращение шпильки в микроРНК, где малые РНК движут эволюцией признака в природе".
Анализ популяционной генетики показал, что шпилька присутствует у пурпурных цветов, в некоторой степени — в гибридной зоне и отсутствует у жёлтых популяций.
Учёные полагают, что существование и распределение этого нового механизма — свидетельство недавно возникшего природного явления. Контролируя определённые характеристики, он поддерживает разнообразие двух популяций, которые независимо друг от друга нашли решение для репродуктивного успеха.
"Это как пограничный контроль, который поддерживает границу", — объясняет профессор Коэн. — "Гены цвета, в данном случае жёлтого, не могут переходить из одной популяции в другую. Историческое различие между популяциями по разные стороны долины поддерживается естественным отбором в гибридной зоне".