Zespół europejskich naukowców odkrył, jak motyle potrafią zmienić wzór na skrzydłach, aby upodobnić się do sąsiadujących gatunków i uchronić się przed atakami ptaków. Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature, rozwiązują zagadkę, która intrygowała naukowców od tak wielu lat, łącznie z Darwinem. Odkrycia ujawniają, jak zmiany genomiczne potrafią odgrywać rolę we współistnieniu fenotypów adaptacyjnych, obejmujących rozmaite współpracujące ze sobą geny, poprzez ograniczanie rekombinacji i przepływu genów.

Niektórzy z czołowych, światowych myślicieli ewolucyjnych snują teorię na temat tego, jak motyle, które nie są przysmakiem dla ptaków, wykształciły te same wzorce ubarwienia odstraszającego. Naukowcy z Muséum national d'Histoire naturelle w Paryżu (Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS) we Francji i Uniwersytetu Exeter w Wlk. Brytanii pogłębiają naszą wiedzę na temat fortelu wykorzystywanego przez motyle do oszukiwania ptaków. Nazywany mimikrą müllerowską jest naturalnym zjawiskiem zachodzącym wtedy, kiedy dwa gatunki lub ich większa liczba, mające wspólnych drapieżników, imitują swoje sygnały odstraszające.

Na podstawie przeprowadzonych na jednym stanowisku w lesie deszczowym badań gatunku amazońskiego Heliconius numata, który upodabnia się do wielu innych gatunków motyli, zespół twierdzi, że populacja tego gatunku ma charakterystyczne wzory kolorystyczne na skrzydłach przypominające wzory innych motyli, takich jak te z rodzaju Melinaea, których ptaki nie chcą jeść. Ten sprytny fortel chroni motyle przed drapieżnikami.

Zespół zidentyfikował i przeprowadził sekwencjonowanie regionu chromosomalnego odpowiedzialnego za wzory na skrzydłach H. numata. Wzór na skrzydle motyla kontrolowany jest przez pojedynczy region jednego z chromosomów. Chromosom ten zawiera geny regulujące różne elementy wzoru.

Klastrowanie, które eksperci nazywają "supergenem", umożliwia kombinacje genetyczne, które "sprzyjają" utrzymywaniu podobieństwa mimetycznego. Niemniej zapewnia również, że kombinacje generujące wzory inne niż mimetyczne nie pojawiają się. Supergeny mają kluczowe znaczenie dla rozwoju i utrzymania rozmaitych cech występujących w świecie przyrody, w tym kolorów i wzorów na organizmach morskich oraz kształtów kwiatów.

W toku prowadzonych badań naukowcy odkryli, że u tego gatunku współistnieją trzy wersje tego samego chromosomu, a każda z nich kontroluje odrębne formy wzoru na skrzydłach. A zatem motyle mogą wyglądać całkowicie odmiennie i dzielić ten sam kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA).

"To odkrycie wprawiło nas w osłupienie" - mówi naczelny autor dr Mathieu Joron z Muséum national d'Histoire naturelle. "Te motyle to Transformersy świata owadów. Z tą różnicą, że zamiast przemieniać się z samochodu w robota za przyciśnięciem guzika, jeden przełącznik genetyczny umożliwia tym owadom przybieranie różnych form mimetycznych - to wprost niewiarygodne i zakrawa na science fiction. Teraz zaczynamy rozumieć, jak ten przełącznik może mieć tak wszechogarniający wpływ."

Wypowiadając się na temat odkryć profesor Richard ffrench-Constant z Uniwersytetu Exeter stwierdził: "Naukowcy głowili się nad tym zjawiskiem od wieków, nie wyłączając samego Darwina. Co więcej, owe pierwsze obserwacje mimikry pomogły w wypracowaniu teorii naturalnego doboru. Teraz, kiedy dysponujemy odpowiednimi narzędziami, jesteśmy w stanie zrozumieć przyczynę tej zdumiewającej transformacji: zmieniając zaledwie jeden gen motyl jest w stanie oszukać swoich drapieżników, upodobniając się do szeregu różnych motyli o niedobrym smaku."

Jeżeli chodzi o region supergenu, profesor ffrench-Constant podkreśla, że to "gen, który rzeczywiście ma ewolucyjnego kopa".

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Joron, M., et al. (2011) 'Chromosomal rearrangements maintain a polymorphic supergene controlling butterfly mimicry'. Nature. DOI: 10.1038/nature10341

Fot. PLoS Biol