Еволюцію часто уявляють як хаотичний процес, де зміни відбуваються випадково і кожен вид іде власним непередбачуваним шляхом. Але нове дослідження метеликів і нічної молі змушує трохи переглянути це уявлення.
Вчені виявили, що різні види метеликів та одна міль протягом приблизно 120 мільйонів років неодноразово використовували одні й ті самі два гени для формування майже ідентичних попереджувальних кольорових візерунків. Це означає, що схожі зовнішні ознаки виникали не раз і не випадково, а через повторювані генетичні «шляхи».
Дослідження провів професор Канчон К. Дашмахапатра з University of York, проаналізувавши зразки крил і ДНК різних видів, що живуть у тропічних лісах Південної Америки. Попри те, що ці комахи еволюційно дуже далекі одна від одної, їхні крила демонстрували дивовижно схожі попереджувальні малюнки.
Ключ до цієї схожості виявився у двох генах — ivory та optix. Вони не створюють колір безпосередньо, а радше керують тим, як і де на крилі з’являються пігменти. Ген ivory впливає на темні відтінки, а optix відповідає за помаранчеві та чорні ділянки. Разом вони формують складні візерунки, які попереджають хижаків: «ми отруйні, нас краще не чіпати».
Важливо, що зміни відбуваються не стільки в самих генах, скільки в їхніх «перемикачах» — ділянках ДНК, які вмикають або вимикають активність генів у певних місцях крила. Саме ці невеликі регуляторні зміни можуть повністю змінити зовнішній вигляд комахи, не зачіпаючи її базову біологію.
У деяких випадках ці генетичні механізми навіть «запаковуються» в великі блоки ДНК. Наприклад, у денного метелика-молі Chetone histrio виявлено інверсію — перевернутий фрагмент ДНК, що містить ген ivory і фіксує певні кольорові варіанти.
Додаткові експерименти з редагуванням генів підтвердили ці висновки. Коли вчені вимикали ген ivory у виду Mechanitis messenoides, чорні та помаранчеві ділянки крил ставали жовтими. А при втручанні в optix помаранчеві кольори змінювалися на чорні. Це доводить, що обидва гени відіграють окрему й чітку роль у формуванні забарвлення.
Причина такого повторення — природний відбір. У тропічних лісах діє так звана «мімікрійна група», де понад сотня видів мають схожі попереджувальні кольори. Птах, який одного разу спробував отруйну комаху, надалі уникає всіх подібних за виглядом. Це створює сильний еволюційний тиск і штовхає різні види до однакових рішень.
Отримані результати показують, що еволюція не завжди діє хаотично. У певних умовах вона ніби «обирає» обмежений набір генетичних інструментів і використовує їх знову і знову. Це не заперечує випадковості, але додає важливий нюанс: інколи природа повторює вже перевірені рішення.
Дослідження опубліковане в журналі PLOS Biology і відкриває новий погляд на те, як формуються схожі ознаки у дуже різних видів — від далекого минулого до сьогодення.
