Генетическая основа миграции

Ученые, изучающие восточно-североамериканских бабочек-монархов (Danaus plexippus), обнаружили набор генов, которые могут быть задействованы в механизме, заставляющем бабочек мигрировать в Мексику на зиму. Их исследование, опубликованное в журнале открытого доступа BMC Biology, описывает 40 генов, связанных с побуждением бабочек ориентироваться по внутреннему «солнечному компасу» и начинать путешествие на юг протяженностью 4000 км.

Стивен Репперт возглавил группу исследователей из Медицинской школы Массачусетского университета, которые провели поведенческий и генетический анализ летних и мигрирующих монархов. Он сказал: «Наши данные впервые демонстрируют связь между профилями экспрессии генов в мозге и миграционным состоянием у любого животного, совершающего дальнюю миграцию. Более того, наши результаты также дают первое представление о паттернах экспрессии генов, которые могут лежать в основе ориентации по солнечному компасу — сложного процесса, включающего интеграцию временной и пространственной информации».

Бабочки-монархи начинают лететь на юг осенью, используя свои внутренние часы и солнечный компас для ориентации. После зимовки в более теплом климате Мексики они снова начинают движение на север через южные штаты США, размножаясь по пути и проводя конец лета в немигрирующем состоянии на севере США. В отличие от летних бабочек, некоторые потомки которых становятся осенними мигрантами, осенние насекомые не репродуктивно активны — у них меньше репродуктивные органы и снижено половое поведение. Это подавление их «пыла» вызвано снижением уровня ювенильного гормона (JH), что позволяет бабочкам жить дольше, а также предотвращает спаривание и откладку яиц во время долгого путешествия на юг.

Авторы проверили, ответственны ли уровни JH также и за ориентацию полета. Обработав осенних бабочек мощным аналогом JH, они вызвали у них летнее репродуктивное состояние, а затем изучили их ориентированное поведение в полете в симуляторе полета и профили экспрессии генов в их мозге. Репперт сказал: «Мы обнаружили, что ориентированное поведение в полете не зависело от активности JH. Более того, в отличие от немигрирующих летних бабочек, осенние бабочки показали значительно отличающиеся паттерны активации в наборе из 40 генов, не зависящих от JH, что демонстрирует, как сезонные изменения в геномной функции помогают определить миграционное состояние».

Источник: Определение поведенческих и молекулярных различий между летними и мигрирующими бабочками-монархами, Хайсунь Чжу, Роберт Дж. Гигир, Эми Кэсселман, Срирамана Кангинакудру и Стивен М. Репперт, BMC Biology (в печати).