Эволюция 120 миллионов лет использует один и тот же генетический алгоритм

Биологи Йоркского университета и Института Сенгера установили, что бабочки и моли независимо друг от друга эволюционировали, используя одни и те же гены для создания предупреждающей окраски крыльев. Исследование семи видов из тропических лесов Южной Америки показало: эволюция может быть удивительно предсказуемой.

Эволюция 120 миллионов лет использует один и тот же генетический алгоритм

Мимикрия Мюллера — явление, при котором несколько токсичных видов эволюционируют к схожей окраске, «разделяя» обучение хищников. Чем больше видов с одинаковым узором, тем меньше жертв каждого из них — хищник быстрее усваивает урок. Это кооперативная стратегия защиты, описанная немецким натуралистом Фрицем Мюллером еще в 1879 году и подтверждённая теперь на молекулярно-генетическом уровне.

Международная группа исследователей изучила семь отдаленно родственных видов бабочек и одного дневного мотылька из южноамериканских тропических лесов. Несмотря на большую эволюционную дистанцию между ними, многие виды демонстрируют поразительно схожие узоры на крыльях — так называемую мимикрию Мюллера, когда токсичные виды «договариваются» об общей предупреждающей окраске, понятной хищникам.

Филогенетические связи и миметические фенотипы.https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3003742

Ученые выяснили, что за этим сходством стоят одни и те же два гена: ivory и optix. Эволюция не меняла сами гены, а воздействовала на регуляторные элементы — генетические «переключатели», которые отдают команду, где и когда эти гены активны. У одного из видов молей обнаружился особый механизм: крупный фрагмент ДНК оказался перевернут — и эта стратегия точно повторяет прием, найденный у одного из видов бабочек.

Гены ivory и optix контролируют сходные фенотипы у различных видов.https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3003742

Эволюция выбирает проверенные пути

Профессор Джоана Майер из Института Сенгера объясняет закономерность так: «Эти бабочки и моль токсичны и неприятны на вкус для птиц. Они выглядят похоже, потому что если птица уже усвоила: данный узор означает "не ешь, мы ядовиты" — другим видам выгодно демонстрировать ту же окраску».

Генетическая основа предупреждающих цветов оставалась практически неизменной на протяжении 120 миллионов лет — еще со времен динозавров, — что делает ее эволюцию точно воспроизводимой.

Результаты, опубликованные в журнале PLOS Biology, указывают: эволюция нередко следует по уже проложенным генетическим маршрутам, а не блуждает наугад. Понимание этих маршрутов открывает возможность предсказывать, как виды будут адаптироваться к изменению климата и среды обитания.