Как бабочка получила свои пятна

Исследователи из Корнеллского университета изменили узоры на крыльях бабочки, отредактировав всего один или два гена. Это не просто новое искусство, а ключ к пониманию эволюции бабочек и, возможно, того, как цветовые узоры, формы и паттерны эволюционировали у других видов.

С помощью метода CRISPR-редактирования генома учёные удалили ген spalt, что привело к появлению бабочки без крупных круглых отметин — глазчатых пятен (eyespots). В другом эксперименте удаление гена distal-less привело к появлению большего количества и размера глазчатых пятен. Эксперименты также вызвали изменения в других элементах узора крыла.

Ген distal-less оказался многофункциональным: его удаление не только добавило бабочке лишних глазчатых пятен, но и привело к укорочению ног и усиков.

"Люди подозревали, что эти гены как-то связаны с узорами на крыльях, но никто не доказал это. Вероятно, для создания глазчатого пятна требуются десятки или сотни генов, поэтому удивительно обнаружить, что для добавления или удаления этих сложных узоров нужно всего один или два гена. Это прекрасная демонстрация того, как животные собираются из модулей, почти как конструктор", — сказал Роберт Рид, доцент экологии и эволюционной биологии.

Рид и постдокторант Линьлинь Чжан сообщают о своих результатах в журнале Nature Communications.

Узоры на крыльях бабочек представляют особый интерес для эволюционных биологов, поскольку они являются легко доступной моделью того, как естественный отбор выбирает из множества возможных вариаций. "Изменчивость — это сырьё для эволюции", — отметил Рид. Технология CRISPR имеет большой потенциал для понимания происхождения этой изменчивости.

Узоры на крыльях могут служить защитой от хищников. Некоторые бабочки ядовиты для птиц, и птицы учатся распознавать узоры, которые сигнализируют "меня не стоит есть". Другие бабочки эволюционировали, чтобы мимикрировать под опасные виды. Крупные круглые отметины на крыльях некоторых бабочек и мотыльков называют "глазчатыми пятнами", потому что расправленные крылья могут напоминать хищнику лицо чего-то большого и опасного. Эти узоры также влияют на выбор партнёра.

Исследователи работали с бабочками Vanessa cardui ("Репейница") и Junonia coenia ("Глазчатая павлиноглазка"). Их работа была поддержана грантом Национального научного фонда (NSF).