У самцов бабочек есть гены, которые дают им сексуальное предпочтение партнера с похожей внешностью, согласно новому исследованию. В исследовании, опубликованном 7 февраля в журнале открытого доступа PLOS Biology, группа ученых из Кембриджского университета в сотрудничестве со Смитсоновским институтом тропических исследований в Панаме наблюдала за ритуалами ухаживания и секвенировала ДНК почти 300 бабочек, чтобы найти выяснить, какая часть генома отвечает за их брачное поведение.
Это одно из первых исследований генома, посвященное поведению бабочек, которое раскрывает секреты эволюции и помогает объяснить, как формируются новые виды. Ученые секвенировали ДНК двух разных видов бабочек Heliconius, которые живут по обе стороны Анд в Колумбии. Геликонцы эволюционировали, чтобы производить свой собственный цианид, который делает их очень ядовитыми, и у них есть четкие и ярко окрашенные крылья, которые служат предупреждением для потенциальных хищников.
Профессор Крис Джиггинс из Кембриджского университета, один из ведущих авторов статьи, сказал: «Ранее было проведено множество исследований по поиску генов таких вещей, как цветовые узоры на крыльях бабочки, но это было труднее обнаружить гены, лежащие в основе изменений в поведении.
"То, что мы обнаружили, было на удивление простым - три области генома объясняют большую часть их поведения. Есть небольшая область генома, которая оказывает очень большое влияние."
Самцов бабочек познакомили с самками двух видов и оценили уровень сексуального интереса к каждой из них. Ученые оценивали каждую сессию на основе количества минут ухаживания самца, о чем свидетельствует постоянное зависание рядом с самкой или активное преследование самки..
В отличие от многих бабочек, которые используют химические запахи для определения партнера, геликонцы используют свое дальнозоркое зрение, чтобы определить местонахождение самок, поэтому важно, чтобы каждый вид имел четкие отметины на крыльях.
Когда был представлен гибрид между двумя видами, самец чаще всего отдавал предпочтение партнерше с такими же отметинами, как у него самого. Исследование показало, что та же самая область генома, которая контролировала окраску крыльев, отвечала за определение полового предпочтения тех же рисунков крыльев.
Д-р Ричард Меррилл, один из авторов статьи из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, сказал: «Это объясняет, почему гибридные бабочки так редки - существует сильное генетическое предпочтение схожих партнеров, которые в основном прекращает межвидовое размножение. Эта генетическая структура способствует долгосрочной эволюции новых видов за счет уменьшения смешения с другими».
Эта статья является одной из двух публикаций, опубликованных вместе в PLOS Biology; во втором исследовании изучалось, как факторы, в том числе предпочтения партнера, действуют на предотвращение генетического смешения между одними и теми же двумя видами бабочек. Они обнаружили, что, несмотря на редкость гибридных бабочек - из-за их нежелания спариваться друг с другом - в результате гибридизации между видами разделилось удивительно большое количество ДНК. Между этими видами бабочек произошло в десять раз больше общего, чем между неандертальцами и людьми.
Д-р Саймон Мартин, один из авторов второй статьи, из Эдинбургского университета, объяснил: «За миллион лет достаточно очень небольшого количества гибридов в поколении, чтобы значительно изменить геномы этих бабочек.."
Несмотря на это генетическое смешение, отличительный внешний вид и поведение двух видов остаются неизменными и не смешиваются. Исследователи обнаружили, что существует множество областей генома, определяющих каждый вид, и они поддерживаются естественным отбором, который отсеивает чужеродные гены. В частности, часть генома, определяющая пол бабочек, защищена от последствий межвидового спаривания.
Как и генетика, контролирующая брачное поведение, эти гены позволяют каждому типу бабочек сохранять свою самобытность и помогают обеспечить долгосрочное выживание вида.
Но могут ли результаты быть применимы к другим видам, включая человека? Профессор Джиггинс сказал: «С точки зрения поведения люди уникальны в своей способности к обучению и культурным изменениям, но на наше поведение также влияют наши гены. Исследования более простых организмов, таких как бабочки, могут пролить свет на то, как эволюционировало наше собственное поведение. Некоторые модели общих генов, которые мы наблюдаем у бабочек, также были задокументированы при сравнении геномов человека и неандертальца, так что есть еще одна связь с нашей собственной эволюцией."
Далее мы хотели бы узнать, как может возникнуть новое поведение и какие генетические изменения вам нужны, чтобы изменить поведение. Мы уже знаем, что вы можете создавать различные рисунки крыльев, редактируя гены. Эти исследования показывают, что потенциально новые поведение может возникнуть, если объединить разные гены в новые комбинации».