Впервые идентифицирован ген, влияющий на зрительные предпочтения у тропических бабочек
Тропические бабочки рода Heliconius известны яркими цветовыми узорами на крыльях. Эти узоры не только отпугивают хищников (бабочки ядовиты и неприятны на вкус для птиц), но и служат важными сигналами при выборе партнера.
Команда эволюционных биологов под руководством Ричарда Меррилла из Мюнхенского университета им. Людвига и Максимилиана (LMU), в сотрудничестве с исследователями из Университета Росарио в Боготе (Колумбия) и Смитсоновского института тропических исследований (Панама), использовала разнообразие предупреждающих узоров различных видов Heliconius для изучения генетических основ этих предпочтений.
Ученые идентифицировали ген, напрямую связанный с эволюционными изменениями в поведении, управляемом зрительными сигналами. Впервые такая связь была продемонстрирована у животных, о чем сообщается в журнале Science.
Эксперименты и результаты
В исследовании были проведены сотни поведенческих экспериментов для изучения брачных предпочтений трех видов Heliconius в Колумбии:
- Heliconius melpomene и Heliconius timareta — оба имеют яркую красную полосу на переднем крыле.
- Heliconius cydno — имеет белую полосу на переднем крыле.
Было обнаружено, что самцы всех трех видов предпочитают партнерш, похожих на них самих. При этом предпочтения двух более отдаленно родственных красных видов (H. melpomene и H. timareta) не различались.
Геномный анализ показал, что предпочтение красных самок связано с геномным регионом, где гибридизация между двумя красными видами привела к обмену генетическим материалом.
Ключевой ген regucalcin1
«Нам удалось идентифицировать regucalcin1 как ключевой ген, контролирующий зрительное предпочтение у этих бабочек», — говорит Маттео Росси, проводивший исследования в лаборатории Меррилла. «Если regucalcin1 «заглушить», это нарушает ухаживание за самками своего вида, что доказывает прямую связь между геном и поведением», — объясняет Росси.
Дальнейший анализ показал, что ген regucalcin1 был передан от H. melpomene к H. timareta в их эволюционном прошлом в результате гибридизации.
«Мы уже довольно давно знали, что ген красного цветового узора был передан от одного вида к другому через гибридизацию, и подозревали, что то же самое может быть верно и для соответствующего предпочтения. Наконец доказать это и идентифицировать конкретный ген действительно захватывающе», — говорит Каролина Пардо-Диас, декан факультета биологии Университета Росарио и один из ведущих авторов статьи.
Благодаря regucalcin1 привлекательность красных самок, а следовательно, и репродуктивный успех H. timareta, увеличились.
«Мы видим различия в зрительных предпочтениях повсюду в природе, когда животные выбирают, с кем спариваться. Наши результаты позволили впервые установить прямую связь между конкретным зрительным предпочтением и конкретным геном, а также продемонстрировать, что гибридизация может играть важную роль в эволюции такого поведения», — подчеркивает Меррилл.