Вы когда-нибудь поражались огромному разнообразию жизни на нашей планете, от крошечных существ, живущих всего несколько часов, до величественных существ, которые могут существовать веками? Эти различия в продолжительности жизни, размерах и репродуктивном возрасте известны как стратегии жизненного цикла, и они развивались с течением времени по мере адаптации организмов к окружающей среде.
Биологи-эволюционисты давно заинтересованы в понимании факторов, которые способствуют эволюции и поддержанию множественных альтернативных стратегий жизненного цикла (ALHS) внутри видов, которые приводят к адаптации и новым чертам. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, не только показало, что ALHS у бабочек Colias имеет древнее происхождение, но и определило механизмы, способствующие его сохранению на протяжении миллионов поколений.
Бабочки Colias — это харизматичная группа бабочек, обитающая почти на всех континентах, для которых характерны ярко окрашенные оранжевые или желтые крылья как у самцов, так и у самок. Однако примерно у одной трети из 90 видов Colias часть самок вместо этого имеет крылья белого цвета, называемые морфами Alba. Это изменение цвета, по-видимому, является компромиссом в том, как самки вкладывают запасы энергии, накопленные на стадии гусеницы.
При переходе в бабочек самки либо тратят эти запасы на изготовление оранжевых крыльев и становятся очень привлекательными для самцов, либо не производят окраски (альба) и используют эти ресурсы, чтобы иметь больше потомства. Таким образом, Alba — это не просто цветовой вариант, а визуальное представление ALHS, уникального для самок бабочек Colias.
Во главе с исследователями из Стокгольмского университета международная команда использовала различные геномные анализы, чтобы определить генетическую основу ALHS Alba, ограниченного самками, а затем поместить это открытие в эволюционные рамки. Они обнаружили, что Альба когда-то эволюционировала рядом с последним общим предком рода, более 1,2 миллиона поколений назад.
Их результаты также предполагают, что аллели Alba и апельсина сохранялись среди видов внутри рода за счет потока генов между гибридизирующими видами (интрогрессия) и за счет уравновешивающего отбора внутри видов. Генетическая основа Alba, по-видимому, представляет собой регуляторную область ДНК. Исследователи проверили эту гипотезу с помощью мутагенеза CRISPR/Cas9, который подтвердил, что аллель Alba является модульным энхансером для индукции ALHS Alba.
Эти результаты важны, поскольку они обеспечивают лучшее понимание того, как развиваются черты жизненного цикла, предполагая, что некоторые стратегии, используемые разными видами, на самом деле могут иметь общую генетическую основу.
«Исследуя происхождение и эволюционную динамику, воздействующую на ALHS, мы надеемся углубить понимание того, как развиваются новые черты и истории жизни, что в конечном итоге поможет нам понять условия, которые породили разнообразие в вариациях истории жизни, которые мы наблюдаем сегодня», — сказал он. Калле Тунстрем, доктор философии факультета зоологии Стокгольмского университета и ведущий автор исследования.
