Любой, кто учился в школе, знает об английских бабочках, которые изменили цвет своих крыльев, чтобы стать менее заметными на фоне закопченных стволов. Ученые впервые выяснили, какие генетические механизмы скрывались за этим феноменом.
Результаты исследования, проведенного британскими генетиками из Ливерпульского университета, опубликованы в журнале Nature.
В разделе почти любого учебника биологии, который посвящен эволюции, можно прочитать об индустриальном меланизме березовых пядениц (Biston betularia). В норме крылья этих насекомых белые, но в середине XIX века англичане заметили, что среди них стали попадаться черные особи.
К началу XX века в индустриальном районе Манчестера черные пяденицы практически вытеснили белых. Считается, что это связано с сажей, которая оседала на стволах деревьев – на этом фоне бабочек с белыми крыльями начали лучше замечать птицы, что и дало преимущество черным формам. Однако в 1960-е годы, когда выбросы заводов были законодательно ограничены, белые пяденицы опять возобладали.
Индустриальный меланизм считается классическим примером действия естественного отбора, однако до сих пор ученые не знали, что стоит за ним на генетическом уровне. Чтобы восполнить этот пробел, авторы работы сравнили геномы белых и черных пядениц и нашли между ними 87 различий. Тем не менее, ключевым из них оказалось только одно – мутация в гене cortex.
Ген cortex регулирует эмбриональное развитие, влияя на формирование зачатков крыльев. Исследователи выяснили, что у черных пядениц в нем присутствует дополнительный транспозон длиной около 9000 нуклеотидных оснований – «прыгающий» участок ДНК, способный перемещаться по геному. По подсчетам ученых, впервые он попал в ген cortex около 1819 года, что примерно совпадает с появлением первых черных бабочек.
Ученые показали, что вставка транспозона существенно увеличила активность гена. Интересно, что в ходе параллельного исследования, также опубликованного в Nature, было установлено, что ген cortex служит «переключателем» окраски у тропических бабочек Heliconius.
