Ученые раскрыли тайну окраски стрекоз-стрелок
Более 20 лет исследовательская группа Лундского университета в Швеции изучала стрекозу-стрелку изящную (Ischnura elegans). Самки этого вида существуют в трех разных цветовых формах, одна из которых делает их похожими на самцов, что защищает их от чрезмерного внимания при спаривании. В новом исследовании международная команда обнаружила, что эта генетическая цветовая вариация, общая для нескольких видов, возникла в результате изменений в определенной области генома как минимум 5 миллионов лет назад.
Вопрос о том, как и почему возникает генетическая вариация и сохраняется в течение долгого времени, имеет ключевое значение для эволюционной биологии, популяционной генетики и биологии сохранения видов. Во всех популяциях ограниченного размера генетическое разнообразие со временем теряется. Поэтому важно понимать как механизмы возникновения новой вариации, так и механизмы, которые ее поддерживают. Это важно как для сохранения видов, так и для будущего эволюционного потенциала популяций адаптироваться к быстро меняющейся среде.
В новом исследовании, опубликованном в Nature Ecology & Evolution, команда картировала обширную и яркую цветовую вариацию среди самок стрекозы-стрелки изящной.
"В этом виде стрекоз существует три генетически детерминированные цветовые формы самок, одна из которых делает их похожими на самцов. Эти похожие на самцов самки имеют преимущество, поскольку избегают чрезмерного преследования со стороны самцов. Наше исследование проясняет, когда, как и почему возникла эта вариация, и показывает, что она сохранялась в течение долгих эволюционных периодов благодаря так называемому балансирующему естественному отбору", — говорит профессор биологии Эрик Свенссон.
Секвенировав ДНК трех цветовых форм стрекозы-стрелки изящной и сравнив ее с двумя формами ее близкого тропического родственника Ischnura senegalensis, исследователи смогли доказать, что эта генетическая цветовая вариация у самок возникла как минимум 5 миллионов лет назад в результате нескольких различных мутаций в специфической генетической области на 13-й хромосоме стрекозы.
"Большое цветовое разнообразие у насекомых fascinates общественность и raises вопросы о функции цветовых сигналов и их эволюционных последствиях для выбора партнера и конфликтов между полами", — отмечает Свенссон.
Обнаружив ген, ответственный за цветовую вариацию самок, исследователи теперь могут пойти дальше и идентифицировать разные генотипы у самцов и на водной личиночной стадии этих насекомых. У самцов нет видимых цветовых форм, но ученые планируют исследовать, влияет ли ген окраски на другие характеристики личинок и самцов, включая выживаемость и поведение.
"Теперь у нас есть хорошая база знаний для исследования цветовой вариации на более длительных эволюционных временных масштабах среди других видов этого рода стрекоз, который встречается в Европе, Африке, Азии, Австралии, Северной и Южной Америке. Эти новые генетические результаты помогают нам понять как эволюционные процессы, происходящие внутри вида, так и то, что происходит на более длительных макроэволюционных масштабах в десятки миллионов лет и на протяжении нескольких разных видов", — заключает Свенссон.