Учёные раскрыли генетические основы, делающие мух чемпионами полёта

Мухи развили превосходные лётные навыки благодаря сложному взаимодействию множества генов, влияющих на форму крыла, функцию мышц, развитие нервной системы и регуляцию экспрессии генов в процессе развития. Адам Спирер и Дэвид Рэнд в сотрудничестве с коллегами из Университета Брауна идентифицировали эти взаимодействия, о чём сообщили 18 марта в журнале PLOS Genetics.

Как и следует из их названия, мухи — исключительные летуны, полагающиеся на полёт для жизненно важных задач, таких как ухаживание, поиск пищи и расселение на новые территории. Однако, несмотря на важность этой способности, учёным мало известно о генетике, лежащей в основе лётных характеристик.

В новом исследовании Спирер, Рэнд и коллеги провели генетический анализ — полногеномный поиск ассоциаций (genome-wide association study) — для выявления генов, связанных с полётом. Используя 197 генетически различных линий плодовых мушек, они тестировали способность мух выходить из внезапного падения. Затем с помощью множества вычислительных подходов они связали результаты полёта с различными генами и генетическими вариантами, а также с сетями взаимодействий ген-ген и белок-белок.

Исследователи обнаружили, что многие гены и генетические варианты, вовлечённые в лётные характеристики, были связаны с областями генома мухи, которые определяют форму крыла, функцию мышц и нервной системы, а также регулируют включение или выключение других генов. Они также идентифицировали ген pickpocket 23 (ppk23), который служит центральным узлом для регуляции взаимодействий этих генов. Гены семейства pickpocket участвуют в проприоцепции — чувстве положения тела в пространстве — и в обнаружении феромонов и других химических сигналов.

Этот «снимок» генетических вариантов, влияющих на лётные характеристики плодовой мушки, может иметь значение для изучения полёта у других насекомых. Кроме того, исследователи продемонстрировали пользу использования нескольких подходов для раскрытия сложных генетических взаимодействий, лежащих в основе таких признаков, как полёт, которые вовлекают множество различных генов.