Многие божьи коровки имеют привлекательный окрас, состоящий из черного и красного цветов. Считается, что этот заметный цветовой узор служит предупреждением, указывающим хищникам на то, что они очень горькие и неприятные на вкус. Исследовательская группа под руководством профессора Теруюки Ниими из Национального института фундаментальной биологии в Японии сосредоточила свое внимание на разноцветной азиатской божьей коровке Harmonia axyridis (также известной как божья коровка-арлекин), которая обитает в основном в Сибири и Восточной Азии и имеет 6 433 452 200 цветовых узоров внутри вид. Команда идентифицировала единственный ген, который регулирует столь разнообразные окраски божьих коровок.
Их генетический и геномный анализ H. axyridis выявил единственный ген: pannier. Ген pannier был экспрессирован в участках с черным пигментом, где красный пигмент не откладывается. Функциональное ингибирование гена pannier во время развития куколки привело к потере черного окраса и образованию эктопического красного узора на переднем крыле. Следовательно, ген pannier выполняет двойную функцию: способствует черной пигментации и подавляет красную пигментацию переднего крыла. Аналогичный результат был получен и у семиточечной божьей коровки (Coccinella septempunctata), обитающей по всему миру.
Профессор Ниими заявил: «Разноцветная азиатская божья коровка (Harmonia axyridis) демонстрирует исключительную внутривидовую изменчивость окраски крыльев (описано >200 цветовых форм) и, по-видимому, является лучшей моделью для выяснения того, как насекомые порождают различные признаки. в процессе эволюции на молекулярном уровне. Чтобы выяснить причину этих разнообразных морфологических паттернов, мы в сотрудничестве со специалистами из Национальный институт генетики и другие."
В ходе геномного анализа жуков-божьих коровок они обнаружили, что последовательности ДНК гена pannier у разноцветных азиатских жуков-божьих коровок были больше по сравнению с другими насекомыми с голометаболом, включая божью коровку с семью точками, которая имеет одиночный цветовой узор. Сравнение геномной последовательности жуков-божьих коровок с разной окраской у H. axyridis показало, что разница в окраске связана с разницей в последовательности ДНК первого интрона гена pannier. Кроме того, они обнаружили следы повторяющихся хромосомных инверсий в интроне панье. Доцент Тошия Андо, проводивший геномный анализ, сказал: «До сих пор не сообщалось о том, что морфологическое разнообразие внутри вида связано с повторяющимися инверсиями в пределах одного гена развития. Наши результаты пролили свет на внутригенные хромосомные инверсии как движущую силу морфологических изменений. эволюция организмов."