Новое исследование манипулировало ранним развитием глазных пятен у куколок моли, чтобы проверить, одинаково ли развивается этот рисунок крыльев у бабочек и мотыльков. Результаты предполагают, что лежащее в основе развитие глазных пятен различается даже среди видов бабочек в одном семействе, намекая, что бабочки и бабочки развивались эти паттерны независимо друг от друга.
По словам ведущего автора Андрея Суракова, влияние на формирование глазных пятен может привести к лучшему пониманию соответствующих ролей, которые генетика и окружающая среда играют в образцах крыльев бабочек и бабочек.
«Бабочки наткнулись на очень успешный эволюционный замысел более 200 миллионов лет назад», – сказал Сураков, координатор коллекций Центра чешуекрылых и биоразнообразия Флоридского музея Макгуайра. "Это долгое время для эволюции. Легко предположить, что вещи, которые выглядят одинаково, одинаковы. Но природа постоянно находит способ ответить на один и тот же вопрос другим подходом."
Сураков и соавтор Лейла Шираи, биолог из Университета Кампинаса в Бразилии, проанализировали развитие глазных пятен у бабочек io и polyphemus, двух видов семейства Saturniidae.
Глазные пятна у двух видов по-разному реагировали на лечение в исследовании, хотя результаты показывают, что были активны одни и те же сигнальные пути. Исследователи также обнаружили, что развитие рисунка крыльев бабочек, которое начинается, когда они становятся гусеницами, замедляется сразу после того, как они входят в стадию куколки, и это открытие перекликается с предыдущими исследованиями бабочек.
По словам Суракова, уточнение сигнальных путей, участвующих в развитии глазных пятен – молекулярного каскада, который производит пигментацию и узор у бабочек и бабочек, – имеет ключевое значение для определения сходства и различий между развитием моли и бабочки.
Одного взгляда на ДНК недостаточно. Вместо этого ученым необходимо определить, что происходит после экспрессии гена, чтобы увидеть, действительно ли кажущиеся идентичными рисунки крыльев одинаковы.
«Генетически контролируемые вариации могут выглядеть идентичными вариациям, вызванным окружающей средой», – сказал Сураков. "На самом деле вариации производятся не самими генами, а промежуточным продуктом гена – в данном случае молекулярными путями."
Исследование Суракова и Шираи дополняет исследование Суракова 2017 года, которое показало, что молекулы гепарина, разжижающего кровь, влияли на развитие глазных пятен у моли.
В новом исследовании гепарин вызвал различные изменения в глазных пятнах моли, в том числе размазывание и изменение пропорции. Однако, несмотря на схожие молекулярные взаимодействия, изменения были несовместимы между io и полифемусом, возможно, из-за различных способов, которыми их крылья картируются генами.
Сураков и Шираи смогли обнаружить, что развитие крыльев, вероятно, было приостановлено сразу после окукливания, путем введения различных доз гепарина гусеницам и куколкам на разных стадиях развития.
Они также обнаружили, что ткань глазного пятна, трансплантированная в другую область крыла во время окукливания, может вызывать формирование рисунка.
По словам Суракова, коллекции естествознания являются ключевыми ресурсами в выявлении того, какие формы крыльев закрепились генетически и стали заметны в популяциях.
"Коллекции – это то, где все начинается и где все заканчивается, честно говоря", – сказал он. «Обычно мы можем рассматривать коллекции как окно в эволюцию, помогающее нам понять, какие изменения являются лишь лабораторными результатами, а какие действительно можно наблюдать в природе. Различия в генетике и физических характеристиках – это инструментарий для эволюции разнообразия, а разнообразие – это то, что мы изучаем в музее. Коллекции помогают нам понять, что."