В 1860-х британский натуралист по имени Генри Уолтер Бэйтс заметил любопытное поведение в фауне: безопасные насекомые, подражающие виду токсичных. Они делают это, он позже рассуждал, чтобы избежать быть съеденным хищниками. Его современный Альфред Рассел Уоллес добавил новый поворот: В одном виде широко распространенной бабочки — Общего мормонского раздвоенного хвоста — только определенные женщины являются имитаторами.
Теперь, исследователи решили тайну того, как эти специальные женщины в состоянии осуществить свою спасительную маскировку.Мимикрия требует, чтобы одна разновидность скопировала другого в обременительных деталях; иначе хищника не будут дурачить. У мужчины и неимитации Общим мормонам женского пола (Papilio polytes) черные крылья только с слабой желтой полосой на ниже hindwing.
Но у имитаторов женского пола есть запутанная белая штриховка на их верхнем forewing, обрисовывающем в общих чертах вены крыла и участки красновато-оранжевого и белого цвета на hindwing. У них также есть «хвост» у основания крыла. Образец подражает, тот из Общих Повысился бабочка (Pachliopta aristolochiae), имеющий неприятный вкус птицам.В течение прошлых 150 лет, однако, одна тайна озадачила биологов: Почему не там никакие неполные имитаторы?
Ученые предположили, что многократные гены ответственны за эти сложные цвета и маркировки. Таким образом во время воспроизводства, некоторые версии побуждающих имитатора генов должны путаться с генами, присуждающими типичный вид Общих мормонов и приводящими к промежуточному образцу крыла. Но у бабочек нет того образца.Исследователи предложили, чтобы побуждающие имитатора гены склеились как часть «супергена», сидя рядом на хромосоме и унаследованный как единица.
Но «до сих пор, у нас было очень мало знания того, как эти супергены мимикрии работают», говорит Джеймс Маллет, эволюционный биолог в Гарвардском университете, не связанный с работой.Поощренный трансгрессиями в генетических инструментах для того, чтобы разыскать гены, Маркус Кронфорст, эволюционный биолог в Чикагском университете в Иллинойсе и его коллегах породил девять семейств Обыкновенных мормонских бабочек, пересекая потомков с родителями для сужения генетического основания для образца крыла к пяти генам. Один в частности названный doublesex, выглядел многообещающим.
У дрозофил и других организмов, этот ген помогает определить пол развивающегося эмбриона. Поскольку мимикрия в общих мормонах ограничивается одним полом, Кронфорст решил бросить более внимательный взгляд на этот ген.К их удивлению исследователи нашли, что сложная мимикрия, используемая Общими мормонами женского пола, происходит из-за этого единственного гена, doublesex, они сообщают онлайн сегодня по своей природе.
Бригада сравнила последовательность doublesex и деятельность в имитаторах и неимитаторах. Было почти 1 000 различий в последовательности, и в имитаторах, ген был более активным.Однако, даже единственные гены могут создать множество цветов и образцов в различных людях путем обмена их компонентов с соответствующим геном на другой хромосоме во время воспроизводства.
Но бригада Кронфорста размышляет, что это не происходит с doublesex, потому что это инвертировано относительно других генов, включая его соответствие гену. Это предотвращает смешивание и соответствие его ДНК и объясняет, почему нет никаких промежуточных имитаторов. Женщины, наследующие версию, которой щелкают, doublesex, являются имитаторами, тогда как женщины, получающие регулярную версию гена, не.«Это экстраординарно, что [ген], столь же важный, как, doublesex щипают, чтобы сделать весь этот другой материал на цветном узоре и морфологии также», говорит Молоток. «Работа расширяет наше представление того, каков суперген», добавляет Мэтью Джорон, эволюционный биолог в Национальном музее Естествознания в Париже, не связанный с работой.
Как первоначально предполагается, супергены содержат многократные гены. «Однако это исследование показывает, что те многократные элементы могут быть отличными частями того же гена», говорит он. «Исследование замечательно”.Ученые не соглашаются о том, как общие супергены. “Маловероятно, что много супергенов существует”, говорит Дебора Чарлесуорт, эволюционный биолог в Эдинбургском университете в Соединенном Королевстве.
Но уже исследователи знают, что супергены лежат в основе мимикрии у других бабочек. “Они независимо развили удивительно подобный раствор в ответ на давления для точной мимикрии в совсем других контекстах”, говорит Джорон. И существуют примеры супергенов на растениях, улитках и огненных муравьях для сложных черт кроме мимикрии.
Когда список растет, Джорон говорит, “он имеет значение, чтобы понять, как они функционируют”.