Эволюционный переворот: как бабочка-мутант изменила представление о генетике красоты

На eBay была выставлена на продажу бабочка-мутант, которая изменила представление натуралистов о формировании уникального разнообразия цветовых полос на крыльях этих нежных созданий.

Ранее считалось, что многообразие узоров на крыльях бабочек обусловлено геном, ответственным за синтез белка. Однако недавние исследования как этой бабочки, так и других видов, указывают на то, что гены, регулирующие пигментацию крыльев, могут быть контролируемы тем же механизмом, который оперирует РНК, а не белками.

В 2016 году считалось, что большинство изменений в узорах крыльев обусловлено белковым геном. Тем не менее, три независимые исследовательские группы выяснили, что ключевым фактором является другой ген, который ранее оставался незамеченным из-за своего скрытого положения на геноме, близко к коре головного мозга.

Продуктом этого гена оказывается не белок, а РНК, которая управляет экспрессией генов, регулирующих пигментацию крыльев, включая черный и другие оттенки. Одна из групп также показала, что эта РНК расщепляется на меньшие фрагменты, которые точно регулируют производство пигментов.

"Это открытие разгадывает тайну, над которой долго размышляла научная общественность", — отмечает Николас Гомпель из Боннского университета.

Это открытие, представленное в трех научных докладах, также является первым примером, когда длинная не-кодирующая РНК (ncRNA), которая не порождает белки, связывается с эволюцией визуальных характеристик животных.

"Теперь мы должны уделять больше внимания не-кодирующей РНК", — говорит Илик Саккери из Ливерпульского университета, один из членов исследовательской группы, занимавшейся корой головного мозга.

Для Луки Ливраги, эволюционного биолога, совместно работавшего с Джозефом Хэнли, биоинформатиком из Университета Дьюка, ключевым стало обнаружение белых бабочек Heliconius на eBay.

После секвенирования генома десятков этих мутантов они выявили делецию в области гена коры головного мозга. Эта делеция включала в себя последовательность, кодирующую ncRNA, которая прежде не привлекала внимания исследователей.

Проводя эксперименты с Vanessa cardui, бабочками с яркими крыльями, и используя генный редактор CRISPR, они отключили только ncRNA. В результате получились бабочки с белыми крыльями, похожие на Heliconius. При этом блокировка коры головного мозга не оказала влияния на окраску крыльев.

Кроме того, группа Ливраги обнаружила, что та же ncRNA контролирует черную окраску и другие пигменты на крыльях различных видов бабочек, даже тех, которые далеко родственны.

"Теперь мы должны признать, что главным регулятором является РНК, а не белок", — отмечает Питер Холланд, биолог-эволюционист из Оксфордского университета, не участвовавший в этих исследованиях.