• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.10.2022
Михаил Орлов
2 676

Узоры на крыльях бабочек создала «мусорная» ДНК

4.3

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.

Крыло бабочки-монарха Danaus plexippus
Крыло бабочки-монарха Danaus plexippus / © wikimedia

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.

Обложка журнала Science за октябрь 2022 года / © science.org

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

Позавчера, 17:08
Ольга Иванова

Канадские исследователи изучили поведение приматов в естественной среде обитания и пришли к выводу, что те из них, кто имеет врожденные аномалии или покалечен в процессе жизни, вполне неплохо адаптируются к своим недостаткам. Они не только выживают, но и размножаются. Более того, им активно помогают сородичи.

11 часов назад
Илья

Команда ученых, работавшая вместе со съемочной группой National Geographic в отдаленных районах Амазонки, обнаружила ранее не задокументированный вид гигантской анаконды.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

16 февраля
Мария Азарова

Целью нового исследования было понять, какие бактерии полости рта отвечают за продукцию метантиола, или метилмеркаптана — бесцветного токсичного газа с сильным и неприятным запахом, напоминающим зловоние гнилой капусты.

19 февраля
Полина

Подростки чаще пробуют писать музыку, если у них есть возможность получать соответствующее дополнительное образование, а также когда они чувствуют поддержку и преемственность. При этом есть пять типовых траекторий, которые приводят к собственному творчеству.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

23 января
Алиса Гаджиева

Авторы нового исследования рассказали, какой из современных напитков надо попробовать, чтобы почувствовать себя жителем Римской империи.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: