Ген наследил на крыльях красными пятнами

Мюллеровская мимикрия

Около сорока видов бабочек Heliconius обитают в тропической и субтропической зонах. Для энтомологов бабочки Heliconius – прекрасный объект для изучения мимикрии цвета – явления покровительственной или предупреждающей окраски. С помощью цветового подражания животные скрываются от лишнего внимания или отпугивают своих потенциальных убийц -- хищников. Не так давно американские энтомологи описали маскарад, который устраивают гусеницы и куколки бабочек: они «надевают маски» с большими глазами или страшными мордами. Птица-хищник, столкнувшись клювом с такой мордой, предпочитает не рисковать и остаться голодной. Потому что гусеничные «морды» очень уж похожи на хищников, которые охотятся на птиц.

Но не все животные пугают хищников мордами и масками. Ядовитым насекомым достаточно иметь несколько ярких предупреждающих пятен, которые и будут выполнять функции стоп-сигнала для хищников. Некоторые несъедобные насекомые не просто предупреждают хищника об опасности, но еще и подражают друг другу, образуя «кольцо мимикрии». Такой вид мимикрии впервые описал немецкий энтомолог Франц Мюллер, после чего она и стала называться «мюллеровской».

Один из ярких примеров мюллеровской мимикрии – полосатая окраска разных видов ос и пчел: хищники, неоднократно сталкиваясь с несколькими видами-имитаторами, привыкают избегать их. Получается, что мюллеровская мимикрия выгодна всем видам, входящим в «кольцо».

А тропические бабочки используют для отпугивающей хищников мимикрии яркие красные пятна на крыльях.

Генетическая кисточка

«Разные виды бабочек Heliconius имеют яркие предупреждающие пятна и подражают друг другу, -- пишут исследователи из университетов США, Панамы и Пуэрто-Рико. – Два вида подражающих друг другу бабочек хорошо изучены: известно что у H. melpomene и H. erato за мимикрию отвечают идентичные участки». Однако у бабочек Heliconia велико разнообразие фенотипов: у каждого из видов H. melpomene и H. erato аж по 25 (!) экологических рас. Это означает, что в разных географических точках популяции бабочек приобретают генетические и внешние различия, не утрачивая плодовитость при скрещивании между собой. Бабочки контактируют внутри ареала всего вида, но сохраняют отличительные расовые признаки в своих местообитаниях, а в некоторых местах дают начало новому виду.

Роберт Рид (Robert D. Reed) из Калифорнийского университета в Ирвине (University of California, Irvine) и его коллеги решили разобраться с генетическими и эволюционными тонкостями предупреждающей окраски тропических бабочек. Сначала генетики сравнили ДНК бабочек двух рас H. erato, крылья которых отличались по желтой и красной полоске. Генетики проводили типирование бабочек на разных стадиях развития и вырезали образцы ткани из нескольких участков крыла. «Мы выделили ген Optix. Он начинает работать через двенадцать-шестьдесят часов после окукливания личинки», -- пишут ученые. Они сделали вывод о том, что ген Optix – это и есть та самая «кисть с красной краской», которая отпугивает хищников от насекомых.

В следующих экспериментах ученые использовали насекомых других видов Heliconius. После многочисленных анализов ученые пришли к выводу, что всем видам бабочек Heliconius красные пятна наносит один ген – Optix. Размер и расположение пятен зависят от того, когда ген включается в работу, как долго он работает, и насколько он активен. Ученые предположили, что Optix – регуляторная последовательность, которая появилась у бабочек много лет назад. Теперь же она сводит и разводит эволюционные пути разных видов бабочек.

Подробнее о ходе исследования можно прочитать в статье, опубликованной в Science express.