Одна эволюционная дорога может вести в Рим

Новое исследование в Nature Communications предполагает, что в эволюции некоторых признаков, особенно простых, может существовать общий ген — одна «дорога», ведущая к одному результату.

Биолог Джейсон Галлант из Университета штата Мичиган и его коллеги изучили эволюцию окраски крыльев у бабочек. Хотя ядовитые и неядовитые виды могут иметь сходные предупреждающие узоры, считалось, что такие признаки возникают независимо разными путями («много дорог ведут в Риму»).

Исследователи сфокусировались на двух формах одного вида в Северной Америке:

• Краснопятнистый пурпурный — мимикрирует под ядовитую бабочку.
• Белая адмиральша — имеет отличный белополосый узор.

Анализ 30 000 генов сузил поиск до гена WntA. У краснопятнистой формы в этом гене был обнаружен ретротранспозон (своего рода ДНК-вирус), который, по-видимому, и вызывает изменение рисунка. Этот элемент присутствовал у 100% краснопятнистых бабочек, 50% гибридов и 0% белых адмиральш.

Для проверки учёные привлекли данные о южноамериканских бабочках, чей общий предок с североамериканскими жил более 65 млн лет назад. У тёмноокрашенной формы этих бабочек в том же участке гена WntA была обнаружена делеция (удаление фрагмента), а не ретротранспозон.

«Мы с удивлением обнаружили, что изменения в экспрессии одного и того же гена в процессе развития были ответственны в обоих случаях. Этот результат подразумевает беспрецедентный уровень предсказуемости эволюционного процесса в глубоком времени», — отметил соавтор Шон Маллен.

Вывод: несмотря на разный молекулярный механизм (ретротранспозон vs делеция), один и тот же ген WntA контролирует сходные изменения окраски у далёких видов. Для простых признаков «дорога» к эволюционному новшеству может быть общей и предсказуемой.

«Ошибки копирования и геномные вирусы напрямую приводят к рисункам на крыльях этих прекрасных бабочек. Именно эти случайности позволяют эволюционному процессу двигаться вперёд», — сказал Джейсон Галлант.