МОСКВА, 14 ноября. /ТАСС/. Исследователи из России впервые изучили генетическую программу развития куколок у насекомых и обнаружили, что она использует те же гены, которые активируются при эмбриональном развитии этих беспозвоночных. Это открытие поможет ученым раскрыть историю эволюции бабочек и прочих насекомых, сообщила в понедельник пресс-служба Сколтеха.
"Ученые из Сколтеха показали, что при окукливании у насекомых активируются те же гены, что и на стадии эмбрионального развития в яйце. Открытие позволяет лучше понять, как в ходе эволюции некоторые насекомые, такие как бабочки, приобрели стадию куколки, и какие генетические механизмы за нее отвечают", - говорится в сообщении.
Главная отличительная черта насекомых заключается в том, что большинство их представителей переживает так называемый метаморфоз. Так ученые называют процесс превращения личинки в крайне непохожую на нее взрослую особь, чье строение тела, образ жизни и даже среда обитания часто бывают радикально иными.
Самым ярким и заметным примером метаморфоза являются бабочки, чей метаморфоз происходит внутри кокона или куколки, в которую превращаются их гусеницы на последних фазах их роста. Ученых давно интересует то, как протекает эта трансформация и каким образом насекомые приобрели эту способность примерно 400 млн лет назад, когда их далекие предки стали первыми летающими живыми существами.
Генетическая программа развития насекомых
Профессор Сколтеха Михаил Гельфанд и его коллеги сделали большой шаг к получению подобных сведений в рамках масштабного эксперимента, нацеленного на изучение различий в работе генов в тканях тела личинок и куколок десяти различных видов насекомых. Для этого ученые проанализировали данные, которые получили их коллеги при изучении большого числа образцов клеток этих живых существ на разных стадиях их развития.
В ходе этих экспериментов биологи извлекли из клеток и расшифровали структуру молекул так называемой матричной РНК. Ее нити содержат "рабочие копии" тех генов, которые были активны в последние мгновения жизни насекомых. Российские исследователи проанализировали эти данные, что позволило им раскрыть типичный рисунок активности генов в клетках личинок и куколок мушек-дрозофил, комаров-звонцов, мух-пестрокрылок, южноамериканских пчел, нескольких видов моли и жуков-хрущаков.
Анализ показал, что процесс формирования новых органов и тканей тела куколок сопровождается активацией примерно того же набора генов, который участвует в формировании тела личинок в ходе их эмбрионального развития внутри яиц этих видов насекомых. Почему это так происходит, ученые пока не знают.
"С одной стороны, можно предположить, что у насекомых с полным превращением эмбриогенез на самом деле завершается только с окончанием стадии куколки, и тогда личинка у них - это своего рода промежуточный этап "ползучего эмбриона". С другой стороны, насекомые без куколки линяют по мере роста, и есть вариант, что куколка - это своего рода очень усложненная линька. Пока ответа нет, но мы будем его искать", - подытожил профессор Гельфанд, чьи слова приводит пресс-служба вуза.