Способность к «перемене» окраса у представителей вида Papilio polytes, принадлежащих к семейству парусников, издавна интересовала биологов. В первый раз этот эволюционный парадокс у насекомых обрисовал английский натуралист Альфред Рассел Уоллес в 1860 году, опосля путешествия по Юго-Восточной Азии. Результаты его исследования стали одним из первых научно обоснованных подтверждений теории Чарльза Дарвина, представленной несколькими годами ранее.
Спустя 100 лет, в 1960-х годах эволюционные биологи представили, что мимикрия у бабочек вызвана работой «супергенов» - наборов генов, унаследованных в массовом порядке, которые могут быть переданы потомству на сто процентов, отчасти либо не переданы совсем.
«В то время нереально было понять, что за настолько масштабное явление, как мимикрия, может отвечать всего один ген», - утверждает ведущий создатель новейшего исследования Маркус Кронфорст (Marcus Kronforst), эволюционный биолог из института Чикаго.
Любопытно, что самцы бабочек-парусников не владеют способностью к мимикрии, и их крылья на сто процентов покрашены в чёрный цвет с белоснежными вкраплениями. Окрас самок наиболее разнообразен: у представителей вида Pachliopta hector, например, имеются калоритные малиновые пятна, чрезвычайно похожие на те, которыми различаются ядовитые бабочки.
Чтоб найти генетическую базу явления, Кронфорст и его коллеги скрестили несколько популяций P. polytes, самцов и самок. Исследователи проанализировали ДНК пары сотен потомков-самок с соответствующим окрасом, выискивая участки, отличающиеся от генетического кода тех особей, которые способностью к мимикрии не владели.
Команда точно определила область хромосомы, которая содержала 5 генов. Предстоящее секвенирование генома показало, что ген под заглавием doublesex описывает, будет ли самка обладать мимикрическими крыльями либо нет. Этот ген кодирует белок, который регулирует активность множества остальных генов у насекомых. Он же отвечает за определение пола у плодовых мушек.
Связь меж активностью гена doublesex и мимикрией разъясняет, почему способность к маскировке дифференцируется по половому признаку. Понятно, что самцы и самки создают разные белки, кодируя и сшивая разные участки 1-го и такого же гена. Этот процесс известен в биологии как другой сплайсинг.
Но, как пишут исследователи в пресс-релизе института Чикаго, это явление не может разъяснить варианты в окрасе крыльев у самок, так как самки, с мимикрией либо без неё, создают три схожих вида белка.
В дальнейших опытах учёные определили конфигурации ДНК в гене doublesex у обладателей разных шаблонов окраса крыла. Множество вариантов изменяли также и форму белков, кодируемых геном doublesex. Кронфорст подразумевает, что эти различия могут вызывать активацию белками разных наборов генов в развивающемся крыле таковым образом, чтоб выходили разные формы окраса крыла у самок парусников.
Существует и другая версия происходящего, предложенная соавтором исследования Шоном Кэрроллом (Sean Carroll) из Висконсинского института в Мадисоне. Он считает, что «некодирующие» последовательности ДНК, вероятнее всего, изменяют уровни, локации и время работы гена doublesex, но не характеристики кодируемого белка. По последней мере, таковая теория верна для иной бабочки с мимикрией - представителей рода Heliconius.
Статья о завершённых шагах исследования вышла в журнальчике Nature. Непременно, дискуссии на тему места мимикрии в эволюции и генетической базе этого явления не прекращаются на этом шаге. Как утверждает Кэрролл, их работа лишь подольёт масла в огонь споров эволюционных биологов.