Oкрaскoй и узoрoм крыльeв бaбoчeк пo oтдeльнoсти упрaвляют двa гeнa   — optix и WntA. Этo удaлoсь устaнoвить, oтключив иx у нeскoлькиx видoв бaбoчeк-нимфaлид, o чeм авторы исследования, биологи из Корнельского университета и университета Джорджа Вашингтона (США), опубликовали отдельные статьи в   Proceedings of   the National Academy of Sciences.

Бабочки   — настоящие мастера мимикрии и   только и знает «подделывают» узор так, чтобы быть похожими на   ядовитые виды, чья яркая тон является предупреждающим сигналом для хищников. Их   «модели», наоборот, стремятся увильнуть от   подражания, чтобы повысить свою защищенность (такое поведение является примером мимикрии Бэйтса). Таким образом, рисунок на   крыльях является предметом быстрой адаптивной эволюции. Даже бабочки одного и   того   а вида могут демонстрировать разнообразие в   пределах одного типа   узора.

Ранее ученые идентифицировали «горячие точки» в   геномах бабочек, определяющие быструю эволюцию узора, которые оказались сосредоточены всего в   нескольких генах (об   одной разэтакий работе мы   уже писали). В   двух новых статьях исследователи при помощи системы CRISPRCas9 выключили у   нескольких видов нимфалид гены *optix *и *WntA.   *

Anyi Mazo-Vargas et al / PNAS 2017

Тембр крыльев бабочек иногда зависит от   структуры чешуек, покрывающих крылья   — бесцельно называемая структурная окраска, обычно определяющая голубой цвет. У   бабочек из   семейства нимфалид симпатия чаще определяется пигментами   — оммохромами, которые придают крыльям желтый, красный и   кофейный   цвета.

Выключения гена optix оказалось достаточно, чтобы полностью уничтожить расцветку бабочек Agraulis vanillae и   Vanessa cardui (репейницы), а у   бабочки Junonia coenia крыла из   рыжих превратить в   голубые. Ученые сделали вывод, что транскрипционный подавитель optix регулирует окраску, подавляя синтез меланинов. В   отсутствие репрессора меланины преобладают надо оммохромами и   придают крыльям черный цвет. Также optix, по   всей видимости, подавляет структурированность чешуек, которая отвечает после   голубой оттенок и   переливчатость крыльев.

Выключение гена optix (правая часть каждого изображения) привело к тому, словно бабочка A.vanillae из рыжей превратилась в черную. Linlin Zhang et al / PNAS   2017

Выключение гена WntA повлияло сверху   симметрию узора крыльев. Этот ген вовлечен в   сигнальный каскад Wnt, который играет важную партия в   эмбриональном развитии и   у   насекомых влияет, в   том числе, на   образование осей симметрии тела. Что выяснилось, влияние WntA по-разному определяет симметрию крыла у   разных видов бабочек. У некоторых, в частности у   той   же репейницы, он   определил наличие характерных пятен на   нижней стороне крыла, а   у   бабочки-монарха выключение сего гена привело к   изменению окраса крыла и   появлению дополнительных белых   полос.

Выключение гена WntA у бабочки-репейницы V.cardui уничтожило разводы на части крыла. Anyi Mazo-Vargas et al / PNAS   2017

Несмотря на   кажущую экстремальность узора крыльев, для его формирования оказалось достаточно всего двух генов. Во всяком случае важность новой работы американских ученых не   только в   том, что они приблизились к пониманию адаптивной эволюции бабочек, а   и   в   разработке генетического инструментария для работы с   ними. Не   исключено, что при помощи направленных изменений в   работе сих двух генов ученые сумеют искусственно управлять узором и   цветом крыльев.

Методика генной модификации CRISPR/Cas9 очень важна в медицине   — об этом можно подчитать подробнее в нашем материале. Кроме того, универсальность и относительная простота этой технологии позволяют применять ее практически к любым организмам, в томик числе к насекомым. Например, помимо любимого модельного объекта ученых   — плодовой мушки дрозофилы, ее использовали на уничтожения малярийных комаров, а также для «выключения» социальности у муравьев.

Нимфалиды   — хорошо распространенное в   мире семейство бабочек, к   которому принадлежат большинство известных нам дневных видов. Душезн и энтомолог Владимир Набоков даже посвятил бабочке-нимфалиде стихотворение, в котором назвал ее   «греза березовой северной рощи» и   «голубокая Никс в   раме двух палевых   зорь».

Автор: Дарья Спасская