Узоры на крыльях бабочек создала «мусорная» ДНК
Красочный и разнообразный орнамент крыльев бабочек образован блоками с различной формой, цветом и взаимным расположением. После многих лет исследований ученые, наконец, выяснили эволюционные механизмы, создавшие эти узоры. Оказалось, они связаны с рядом древних некодирующих ДНК и особыми «переключателями» в них.
Крылья бабочки привлекали внимание людей с глубокой древности. Кому-то они служили поэтическим вдохновением, для кого-то были объектом для любопытства или коллекционирования. Глядя на бабочек, нам действительно есть чему удивляться: это эффектные насекомые, представители огромного и повсеместно распространенного отряда, который на современной Земле процветает.
Известно более 150 тысяч видов бабочек, немало описано по окаменелостям, и огромное множество только предстоит описать. С точки зрения эволюции этот отряд насекомых молод: самые древние ископаемые его представители жили в позднем мезозое.
Бабочки имеют неповторимый и легко узнаваемый внешний облик, в котором выделяются крупные и обычно яркие крылья — если речь идет не о молях, мелких ночных бабочках.
Узоры чешуекрылых сложны и зачастую уникальны для конкретного вида. По названию отряда нетрудно догадаться, что их крылья покрыты чешуйками — плоскими и хрупкими видоизмененными щетинками. Броская окраска такого крыла определяется и особыми пигментами, и даже сложными физическими явлениями вроде интерференции и дисперсии.
Более ста лет ученые пытались выяснить эволюционные механизмы позади этого шедевра. Теперь это, наконец, удалось — по такому случаю крыло бабочки попало на обложку октябрьского выпуска Science, лидирующего научного журнала.
Авторы новой статьи выяснили, что ключевую роль в окраске бабочек играют некодирующие участки их генома, то есть те, что не используются в качестве матрицы для синтеза белка. Долгое время, после открытия структуры ДНК и формулировки центральной догмы молекулярной биологии (ЦДМБ), эти последовательности считали «балластной» или даже «паразитической» частью генома. Но теперь понятно, что некодирующие, повторяющиеся и прочие типы последовательностей ДНК также необходимы — для регуляции работы генов, поддержания структуры генома, быстрых эволюционных изменений, и не только.
И новая работа, посвященная геномике бабочек, это лишний раз подтвердила. Верным оказалось и предположение о существовании в геномах чешуекрылых некоторого «генерального плана» — универсального механизма, определяющего их окраску. В этом отношении все разнообразие и пестрота их крыльев созданы единым эволюционным механизмом и имеют общее происхождение.
В то же время каждый неповторимый орнамент создан множеством «переключателей», локализованных в некодирующей ДНК. Это регуляторные участки, способные активировать конкретные гены и области генома — или, напротив, подавлять их работу.
Ранее те же ученые выявили ключевые гены окраски крыла бабочки: WntA определяет образование полосок, а Optix — окраску и ее переливы.
«Нас интересует, как один и тот же ген может сдавать такое внешнее разнообразие бабочек, — говорит Анти Мазо-Варгоз (Anyi Mazo-Vargas), первый автор статьи. — Мы обнаружили очень консервативную группу переключателей, которые работают в различных участках, способны активироваться и управлять работой определенного гена».
В новой статье авторы исследовали 46 некодирующих участков ДНК пяти видов бабочек семейства нимфалид — крупнейшего в отряде и насчитывающего более шести тысяч видов. С помощью технологии генного редактирования CRISPR-Cas они поочередно «выключали» каждый из этих регуляторных участков и таком образом узнали их функции.
Ученые также показали, что у четырех видов (Junonia coenia, Vanessa cardui, Heliconius himera и Agraulis vanillae) все изученные некодирующие элементы выполняют похожие функции и связаны с геном WntA. Выходит, это эволюционно консервативные части генома, которые возникли давно и очень медленно изменяются со временем.
Бабочка-монарх (Danaus plexippus) в то же время регулирует работу этого гена иначе. Вероятно, причиной стала потеря «стандартного» регуляторного элемента для WntA.
Рассматривая изученных ими бабочек как частный пример общей закономерности, авторы подчеркнули, что некодирующие области ДНК в целом играют гораздо большую роль в эволюции, чем принято считать.
Telegram 
Дзен 
VK После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Множество переломов костей у средневекового скелета, захороненного в замке Стерлинг, позволили предположить, что мужчина погиб в результате прямого попадания снаряда, выпущенного из осадного орудия. Не исключено, что это был гигантский требушет «Боевой Волк», построенный по приказу короля Англии Эдуарда I.
Воспоминания не исчезают бесследно: иногда пережитый опыт перестает влиять на поведение, хотя его след продолжает сохраняться в мозге. Ученые решили проверить, можно ли вернуть такую «забытую» память и что произойдет, если напомнить о произошедшем не совсем точно.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Остров Пекан недалеко от Мексиканского залива в Луизиане вскоре перейдет в собственность компании Илона Маска. Здесь будет новый космодром для Starship, почти в 20 раз больше, чем в Бока-Чике, где уже стоят две стартовых площадки. Уникальное местоположение позволит компании попытаться реализовать амбициозную цель о запуске миллиона низкоорбитальных спутников на орбиты, где сегодня находится подавляющее меньшинство спутников Земли.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии