Различие в окраске у бабочки березовая пяденица (Biston betularia) стало классическим примером в трудах по теории эволюции. После индустриальной революции в Англии XIX века большое количество дыма и сажи, оседающей на стволы деревьев, привели к тому, что более редкая разновидность бабочки с черными крыльями получила преимущество. Поэтому к 1950 году 90 % березовых пядениц в окрестностях Манчестера были чернокрылыми. Когда с 1970-х воздух начал становиться чище, количество белых березовых пядениц вновь возросло, и теперь они составляют более 90 % популяции. Однако, несмотря на популярность этого примера, до недавнего времени биологи не знали, какая конкретно мутация определяет окраску крыльев этой бабочки.
Березовая пяденица, темная разновидность. Фото: Olaf Leillinger/Wikipedia
Недавно исследователям удалось установить ген и конкретную мутацию в нем, определяющую окраску пядениц. Интересно, что она оказалась не в тех генах, которые обычно отвечают за цвет крыльев. Группа ученых во главе с Иликом Саккери (Ilik Saccheri) работала над этой проблемой несколько лет. К 2011 году они смогли установить хромосому, в которой расположен нужный ген. Теперь Саккери и его коллеги секвенировали данный участок генома и сравнили его у светлой и темной разновидностей пяденицы. Они выявили 87 различий, которые могли быть искомой мутацией. Затем исследователи изучили данные 87 участков у 283 белых и 110 темных березовых пядениц. Выяснилось, что одно генетическое изменение присутствует у 95 % темных бабочек и отсутствует у всех белых. Данная мутация – вставка участка ДНК – происходит в гене, который, согласно предыдущим исследованиям, отвечает за деление клеток и развитие яйца у мух дрозофил.
Одновременно вышло другое исследование, авторы которого определили, что тот же самый ген определяет вариации окраски крыльев у трех видов тропических бабочек из рода Heliconius. Исследователи пока точно не установили, как именно ген влияет на окраску крыльев, но предполагают, что он может изменять развитие микроскопических чешуек, которые покрывают крыло бабочки и определяют его окраску. Особый интерес представляет то, что березовые пяденицы и бабочки рода Heliconius эволюционно разошлись более 100 миллионов лет назад, однако расцветка их крыльев определяется одинаковым механизмом.
Оба упомянутых исследования опубликованы в журнале Nature (1, 2).
