Биологи увидели зародыш эволюционной развилки

Бабочки рода геликониус (Heliconius) -- излюбленный объект исследования в популяционной генетике. Они прекрасно размножаются в лабораторных условиях, и их очень много в природе. Ареал их распространения -- тропики и субтропики Центральной и Латинской Америки.

Ученым из Гарвардского университета, Гавайского университета в Маноа, Техасского университета в Остине под руководством доктора Никола Чемберлейна (Nikola L. Chamberlain) удалось наблюдать за самой начальной стадией видообразования в популяции бабочек Heliconius cydno alithea. Энтомологи стали свидетелями дивергенции -- процесса, когда в одной популяции происходит расхождение каких-либо признаков в ходе эволюции. Оказалось, что у самцов геликониусов за окраску крыльев и за предпочтение самок того же цвета отвечают очень близкие гены, расположенные рядом на одном и том же участке хромосомы.

Вид уже сформировался

Тропические бабочки геликониусы довольно сильно отличаются друг от друга по цвету. Причем, огромная разница видна даже у генетически близких видов. Авторы работы приводят в пример популяции двух близких видов бабочек, обитающих на территории Коста-Рики -- Heliconius galantus и Heliconius pachinus: у одного преобладает желтый цвет крыльев, а у другого -- белый. Виды между собой не скрещиваются, так как самцы выбирают самок исключительно своего вида, ориентируясь на цвет.

Начало нового вида

Но доктора Чемберлейна и его коллег привлекла другая популяция бабочек вида Heliconius cydno alithea, живущих в лесах Западного Эквадора. На первый взгляд, популяция состоит из точно таких же бабочек -- белых и желтых. Но скрещивались они, вроде бы, совершенно беспорядочно, не обращая внимания на цвет своих партнеров. Понаблюдав за порхающими насекомыми более внимательно, ученые обнаружили, что популяция находится на самой начальной стадии эволюции. Их репродуктивная изоляция, необходимая для образования нового вида, только начинает формироваться. Потому что скрещиваются Heliconius cydno alithea все-таки не совсем случайно.

Самцы отдают предпочтение желтому цвету

Чтобы выяснить, действительно ли самцы отдают предпочтение самкам определенного цвета, и каков генетический механизм такого предпочтения, ученые набрали 36 самцов из дикой популяции и 139 самцов, выращенных в неволе. В общей сложности ученым удалось пронаблюдать за 1644 ухаживаниями 115 самцов.

Самцы желтого цвета предпочитали желтых самок, а вот с самками белого цвета не скрещивались. С другой стороны, самцы белого цвета никак не выражали свое предпочтение к самкам того или иного цвета, а скрещивались и с теми, и с другими. «Эта различие, правда, пока еще очень слабое, в предпочтении партнеров того или иного цвета может быть первым шагом процесса, который потом приведет к образованию нового вида», -- говорят авторы работы.

Как формируется предпочтение

Затем ученые провели анализ ДНК желтых и белых особей Heliconius cydno alithea. И пришли к выводу, что генетически те абсолютно сходны. За исключением лишь одного гена, определяющего окраску крыльев. Причем, по словам ученых, ген, определяющий цветовые вкусы самцов в выборе самки, то есть, предпочтение самок определенного цвета, находится в том же самом локусе (участке хромосомы), что и ген, отвечающий за окраску: в локусе К. По словам авторов работы, такая близость двух генов может говорить о том, что когда-то они отделились от одного общего гена.

Теперь, по мнению доктора Чемберлейна, перед ним и его коллегами стоит задача более точно определить гены, отвечающие за цветовые предпочтения в выборе партнеров.

Результаты исследований ученых опубликованы в последнем номере журнала Science.