Исследователи из Национального университета Сингапура (НУС) выявили простой «переключатель» в ДНК, который позволяет тропическим бабочкам изменять размер глазчатых пятен на своих крыльях в зависимости от сезонных температур, что проливает свет на эволюцию их чувствительности к окружающей среде. Эти результаты могут оказать помощь в будущих исследованиях, направленных на изучение и, возможно, улучшение адаптации к изменяющемуся климату.
Насекомые обладают удивительной способностью адаптироваться к своей среде обитания. Некоторые из них даже меняют окраску в зависимости от времени года. Эта сезонная изменчивость, известная как пластичность, способствует их выживанию, однако ее эволюционное происхождение остается неясным.
Команда исследователей обнаружила участок ДНК, который помогает некоторым бабочкам изменять узор на крыльях в зависимости от влажного или сухого сезона.
«Многие тропические бабочки выглядят совершенно по-разному в зависимости от того, появляются ли они в сухой или влажный сезон. Африканская бабочка Bicyclus anynana, вид, который мы изучаем, — один из таких примеров», — отметила руководитель исследования профессор Антония Монтейро.
Во время дождливого сезона у этих бабочек на крыльях появляются более крупные глазчатые пятна, которые уменьшаются в сухой сезон. Эти сезонные изменения способствуют их выживанию в различных условиях.
Ранее проведенные исследования показали, что изменение размера глазчатых пятен связано с температурой, при которой развиваются гусеницы, и что такая температурная реакция характерна только для бабочек из семейства сатировых. Эти бабочки обычно имеют коричневые крылья, часто украшенные характерными глазчатыми пятнами.
В новом исследовании ученые выделили ген Antennapedia (Antp), который отвечает за формирование глазчатых пятен у бабочек-сатиридов. Они выяснили, что активность этого гена зависит от температуры, при которой развивались бабочки. Изменение активности этого гена у двух различных видов сатиридов привело к уменьшению размера глазчатых пятен, особенно при выращивании в более тёплых условиях, что подтверждает роль Antp в сезонных изменениях.
Исследовательская группа также обнаружила ранее неизвестный ДНК-переключатель (промотор), который существует только у бабочек-сатиридов. Этот переключатель активирует ген Antp, особенно в центральных клетках глазчатого пятна. Отключение этого переключателя снизило способность бабочек изменять размер глазчатого пятна в зависимости от температуры, что указывает на то, что данный генетический элемент способствовал эволюции их сезонной пластичности.
«Удивительно, что такой простой генетический переключатель может быть основой сложной экологической чувствительности у широкого круга насекомых. Эти результаты открывают новые горизонты для будущих исследований роли подобных переключателей в формировании адаптаций и могут привести к идеям, которые помогут в охране природы в условиях изменяющегося климата», — пояснил доктор Тянь Шень, первый автор исследования.
Результаты раоты опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.
Изображения: phys.org
