Это одно из первых исследований генома, посвященное поведению бабочек, и оно открывает секреты эволюции, помогая объяснить, как образуются новые виды. Ученые секвенировали ДНК двух разных видов бабочек Heliconius, обитающих по обе стороны от Анд в Колумбии. Геликонийцы эволюционировали, чтобы производить собственный цианид, который делает их очень ядовитыми, и у них есть отчетливые и ярко окрашенные крылья, которые служат предупреждением для потенциальных хищников.
Профессор Крис Джиггинс из Кембриджского университета, один из ведущих авторов статьи, сказал: «Ранее было проведено множество исследований по поиску генов таких вещей, как цветовые узоры на крыле бабочки, но было труднее определить местонахождение гены, лежащие в основе изменений в поведении.
«То, что мы обнаружили, оказалось на удивление простым – три участка генома объясняют большую часть их поведения.
В геноме есть небольшая область, которая оказывает очень большое влияние."
Бабочек-самцов знакомили с самками бабочек двух видов и оценивали уровень их сексуального интереса к каждому из них. Ученые оценивали каждую сессию на основе количества минут ухаживания самцом, что проявлялось в постоянном парении рядом или активном преследовании самок.
В отличие от многих бабочек, которые используют ароматические химические сигналы для идентификации партнера, геликонийцы используют свое дальнее зрение, чтобы определять местонахождение самок, поэтому важно, чтобы у каждого вида были отчетливые отметины на крыльях.
Когда был введен гибрид между двумя видами, самец чаще всего отдавал предпочтение партнера с похожими на него отметинами. Исследование показало, что та же область генома, которая контролировала окраску крыльев, отвечала за определение сексуального предпочтения тех же самых рисунков крыльев.
Доктор Ричард Меррилл, один из авторов статьи, из Университета Людвига-Максимилиана, Мюнхен, сказал: «Это объясняет, почему гибридные бабочки так редки – существует сильное генетическое предпочтение схожих партнеров, что в основном останавливает межвидовые связи. разведение. Эта генетическая структура способствует долгосрочному развитию новых видов за счет уменьшения смешения с другими."
Эта статья – одна из двух, опубликованных вместе в PLOS Biology; во втором исследовании изучалось, как факторы, в том числе предпочтение партнера, предотвращают генетическое смешение между одними и теми же двумя видами бабочек. Они обнаружили, что, несмотря на редкость гибридных бабочек – в результате их нежелания спариваться друг с другом – удивительно большое количество ДНК было разделено между видами посредством гибридизации. Между этими видами бабочек было в десять раз больше общего, чем между неандертальцами и людьми.
Доктор Саймон Мартин, один из авторов второй статьи, из Эдинбургского университета, объяснил: «За миллион лет очень небольшое количество гибридов в поколении достаточно, чтобы существенно изменить геномы этих бабочек."
Несмотря на это генетическое смешение, отличительный внешний вид и поведение двух видов остаются неизменными и не смешиваются.
Исследователи обнаружили, что существует множество областей генома, которые определяют каждый вид, и они поддерживаются естественным отбором, который отсеивает чужеродные гены. В частности, часть генома, определяющая пол бабочки, защищена от воздействия межвидового спаривания.
Как и в случае с генетикой, контролирующей брачное поведение, эти гены позволяют каждому типу бабочек сохранять свои отличительные черты и помогают обеспечить долгосрочное выживание вида.
Но могут ли результаты быть применены к другим видам, в том числе к людям?? Профессор Джиггинс сказал: «С точки зрения поведения люди уникальны по своей способности к обучению и культурным изменениям, но на наше поведение также влияют наши гены.
Исследования более простых организмов, таких как бабочки, могут пролить свет на эволюцию нашего собственного поведения. Некоторые закономерности обмена генами, которые мы наблюдаем между бабочками, также были задокументированы при сравнении геномов человека и неандертальца, так что есть еще одна связь с нашей собственной эволюцией."
"Затем мы хотели бы знать, как может возникнуть новое поведение и какие генетические изменения необходимы, чтобы изменить поведение.
Мы уже знаем, что вы можете создавать разные рисунки крыльев, редактируя гены. Эти исследования показывают, что потенциально новое поведение может возникнуть, если объединить разные гены в новые комбинации."