Эволюция глаза мухи: один признак, разные механизмы

Сложные фасеточные глаза насекомых состоят из сотен отдельных глазков — омматидиев. В ходе эволюции возникло огромное разнообразие размеров и форм глаз, часто являющихся адаптацией к условиям среды. Учёные из Гёттингенского университета (группа Эмми Нётер) совместно с коллегами из Андалузского центра биологии развития (CABD, Севилья) показали, что эти различия могут быть вызваны очень разными изменениями в геноме плодовых мух. Исследование опубликовано в журнале Molecular Biology and Evolution.

Разнообразие в природе

Например, у мух-журчалок, которые маневрируют в воздухе с высокой точностью, огромные фасеточные глаза содержат до 6000 омматидиев. В то же время у короедов, редко полагающихся на зрение, глаза очень малы — максимум 300 фасеток.

«Особенно впечатляет, что развитие глаз у насекомых, как и наших собственных, контролируется очень похожими процессами и генами», — говорит руководитель исследования доктор Нико Посниен из Гёттингенского университета. Учёных интересует, как при сходных генах возникает такое разнообразие.

Модель и результаты

В качестве модели исследователи использовали несколько видов рода Drosophila (плодовые мушки). Один вид с Маврикия имеет на 250 фасеток больше, чем близкородственный вид. Хотя базовые процессы развития глаз у них схожи, в геномах обнаружены многочисленные различия, которые могут объяснить разницу в размере.

Детальный анализ показал, что изменения в важном центральном узле генной сети приводят к формированию значительно более крупных глаз у маврикийского вида.

Ключевой вывод

«Интересно, что в работах с другими видами Drosophila наблюдались изменения в совершенно других узлах сети. Наши данные показывают, что различия в количестве фасеток могут быть вызваны очень разными механизмами», — резюмирует первый автор работы доктор Элиза Бухбергер.

Эволюционный контекст и перспективы

«Новые данные позволяют предположить, что различия в числе омматидиев у разных видов Drosophila возникали в эволюции несколько раз независимо», — отмечает доктор Микаэл Рейс.

Работа группы вносит вклад в понимание эволюции сложных органов. Некоторые разработанные методы могут быть применены в исследованиях по селекции животных и растений для поиска геномных изменений, влияющих на сложные признаки (например, удой или размер плода).

«Следующим шагом мы хотим понять, влияют ли разные размеры глаз на зрение и связаны ли они с образом жизни разных видов мух», — говорит Посниен.