Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах

Тропические бабочки Heliconius хорошо известны благодаря ярким цветовым узорам на крыльях. Эти яркие цветовые узоры не только отпугивают хищников — бабочки ядовиты и неприятны птицам, — но и являются важными сигналами при выборе партнера.

Команда под руководством эволюционного биолога Ричарда Меррилла из LMU Munich в сотрудничестве с исследователями из Университета Росарио в Боготе (Колумбия) и Смитсоновского института тропических исследований (Панама) изучила разнообразие предупреждающих узоров у разных видов Heliconius, чтобы исследовать генетические основы этих предпочтений.

В процессе работы ученые выявили ген, который напрямую связан с эволюционными изменениями в поведении, ориентированном на визуальное восприятие, — это первый случай, когда такая связь была продемонстрирована у живух существ, о чем они сообщают в журнале Science.

Для своего исследования ученые провели сотни поведенческих экспериментов, чтобы изучить брачные предпочтения трех видов Heliconius в Колумбии: Heliconius melpomene и Heliconius timareta, у которых ярко-красная полоса на переднем крыле, и Heliconius cydno, у которого белая полоса на переднем крыле. Они обнаружили, что самцы всех трех видов предпочитают партнерш, похожих на них самих, при этом предпочтения двух более отдаленно родственных красных видов не отличаются.

С помощью геномного анализа исследователи показали, что предпочтение красных самок связано с геномным регионом, в котором в результате гибридизации между этими двумя красными видами произошел обмен генетическим материалом.

Нам удалось идентифицировать regucalcin1 как ключевой ген, контролирующий визуальное предпочтение, у этих бабочек, — говорит Маттео Росси, который проводил исследования бабочек в лаборатории Меррилла вместе с аспирантом Александром Хаусманом.

Если регукальцин1 заглушить, то это ухудшает ухаживание за сходными самками, что доказывает прямую связь между генами и поведением.

Генетический обмен через гибридизацию

Дальнейший анализ ученых показал, что regucalcin1 был передан от H. melpomene к H. timareta когда-то в их эволюционном прошлом.

Мы давно знали, что ген красной окраски был передан от одного вида к другому в результате гибридизации, и подозревали, что-то же самое может происходить и с соответствующими предпочтениями. Наконец, показать это и идентифицировать конкретный ген — очень интересно, — говорит Каролина Пардо-Диас, декан биологического факультета Университета Росарио и один из ведущих авторов работы.

Благодаря regucalcin1 привлекательность красных самок и, соответственно, репродуктивный успех H. timareta повысились.

Мы видим различия в визуальных предпочтениях повсюду в природе, когда животные выбирают, с кем спариваться. Благодаря нашим результатам мы впервые смогли установить прямую связь между конкретным визуальным предпочтением и конкретным геном, а также продемонстрировать, что гибридизация может играть важную роль в эволюции такого поведения, — подчеркивает Меррилл.

Иллюстрация: Carolin Bleese / LMU

21.03.2024