Мімікрія може визначатися одним геном
Відео: Todd Humphreys: How to fool a GPS
Мімікрія послужила еволюційної біології хорошу службу, ставши одним з аргументів на користь еволюційної теорії. Один з двох батьків теорії еволюції, Альфред Уоллес, подорожуючи по Азії, зауважив, що метелики-вітрильники Papilio polytes імітують забарвлення отруйної Pachliopta hector. Але хоча імітація забарвлення добре укладалася в механіку розвитку видів, біологи ще дуже довго роздумували над тим, як мімікрія реалізується на генетичному рівні.
З одного боку, висловлювалися припущення, що маскування-імітація розвивається поступово, з іншого боку, деякі вважали, що вона з`являється раптовим стрибком. В результаті біологи-еволюціоністи зійшлися на тому, що існують якісь «супергена», масиви генетичної інформації, які контролюють мімікрію і ось так комплексно і успадковуються. Тобто метелик не може змішувати гени мімікрії, вона отримує їх відразу все і з усіма змінами, які в них відбувалися, - або ж взагалі не отримує.
Самка P. polytes (фото Ingo Arndt).
Але все виявилося набагато простіше! Група дослідників з університету Чикаго (США) разом з колегами з Інституту фундаментальних досліджень Тата (Індія) з`ясували, що мімікрія метеликів-вітрильників залежить тільки від одного гена. Відомо, що самці P. polytes НЕ мімікрують, їх крила чорні з білими плямами, а ось самки якраз розфарбовують свої крила під отруйних P. hector за допомогою кольорових смуг і плям. З одного боку, тут можна угледіти аргумент на користь єдиного і неподільного комплексу «мімікрують» генів, проте імітує забарвлення самок може досить сильно варіюватися, роблячи їх схожими на отруйний вид в тій чи іншій мірі.
Щоб зрозуміти причину цієї варіабельності, біологи схрещували між собою разноокрашенних метеликів і перевіряли потім геноми їх потомства. В першу чергу вчені хотіли знайти відмінності між ДНК метеликів з імітує забарвленням і ДНК метеликів без такої. У журналі Nature автори пишуть, що в підсумку вони вийшли на якусь зону в одній з хромосом комах, що містить п`ять генів, а з цієї п`ятірки вдалося виділити ген під назвою doublesex, від якого залежало, яка забарвлення буде у крил.
Цей ген відомий досить давно, він управляє роботою багатьох інших генів: зокрема, від нього залежить стать у дрозофіл і інших комах. Однак «у зв`язках з мімікрією» його ще не викривали. Отримані дані допомагають зрозуміти, чому самці не здатні імітувати застережливу забарвлення: під час дозрівання мРНК doublesex проходить через альтернативний сплайсинг, коли різні шматки мРНК перемішуються один з одним, і у самців в результаті виходить одна мРНК (і один білок), а у самок - зовсім інша.
Але альтернативний сплайсинг не пояснює варіабельності в забарвленні крил у самок. Тут вся справа в варіантах самого гена, який у різних ліній метеликів може різнитися, тому різні варіанти doublesex можуть при розвитку крил включати різні набори генів.
Відео: Генетика. Завдання на групи крові
Розфарбування крил самця і різних самок P. polytes в порівнянні з P. hector. (Ілюстрація Krushnamegh Kunte / Tata Institute of Fundamental Research.)
Сенс роботи не тільки в тому, що вченим вдалося розгадати молекулярно-генетичну таємницю мімікрії одного виду метеликів (нехай і з таким славним науковим минулим), але і в тому, що ці дані наочно ілюструють, як зовнішня складність ознаки може не збігатися з його внутрішньої , генетичної складністю.
Не можна сказати, що всі ці альтернативні сплайсингу і варіанти генів - сильно проста річ-в кінці кінців, ми маємо справу з особливим геном, який призначений для управління іншими генами, а такі гени-менеджери простотою не відрізняються. Однак це складність іншого роду, ніж та, яку прогнозували досі і з приводу якої зламали стільки списів, сперечаючись про її еволюційних шляхах. Як бачимо, такі дослідження, що використовують асортимент сучасних молекулярно-біологічних методів, можуть досить успішно роз`яснювати деякі складні місця, пов`язані з еволюцією.
Втім, про мімікрії P. polytes суперечки не вщухли. У тому ж Nature вийшла ще одна стаття, автори якої закликають звернути увагу на некодуючі регуляторні області ДНК, що можуть змінювати рівень активності гена, її час і місце. Відомо, що саме такі ділянки ДНК багато в чому визначають забарвлення інших метеликів - роду Heliconius. І, можливо, такі зони ДНК можуть впливати і на мимикрирующие здатності гена doublesex.
