Международная группа учёных генетически картировала бабочек-стеклянниц, обитающих в Центральной и Южной Америке. Это переписало эволюционное дерево и выявило шесть новых видов.
В исследовании участвовали эксперты из:
* Института Сенгера Wellcome;
* Регионального университета Амазонки Ikiam в Эквадоре;
* Государственного университета Кампинаса в Бразилии;
* Кембриджского университета и других учреждений.
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Работа проливает свет на новые аспекты биологии этих бабочек, а также на факторы, способствующие быстрой дивергенции видов и объясняющие, почему некоторые виды более способны к этому.
Основные выводы:
* Учёные обнаружили, что даже у наиболее близкородственных видов бабочек-стеклянниц вырабатываются разные феромоны, что указывает на их способность различать особей своего вида по запаху.
* Несмотря на то что все эти бабочки выглядят одинаково (чтобы передать птицам сигнал о своей токсичности), это позволяет им находить совместимого партнёра для спаривания.
* Разгадывая таксономию этих бабочек, команда даёт ответы на вопросы, которые оставались неизвестными как минимум 150 лет.
* Исследователи также представляют десять свободно доступных эталонных геномов, которые могут помочь в мониторинге и поддержании популяций насекомых в некоторых из наиболее биоразнообразных районов мира.
Бабочки-стеклянницы используются в природоохранной деятельности как индикаторные виды
Они помогают отслеживать и контролировать уровни биоразнообразия и других насекомых в районе.
Бабочки-стеклянницы (Ithomiine) обитают в Центральной и Южной Америке и составляют значительную часть видов бабочек, обитающих там, что делает их хорошими индикаторами биоразнообразия в невероятно богатых биоразнообразием районах, таких как тропические леса Амазонки.
Однако существует более 400 видов бабочек-стеклянниц, и все виды в одном районе выглядят невероятно похожими, чтобы отпугнуть птиц от их поедания, с окраской, которая подразумевает, что они токсичны.
Кроме того, бабочки-стеклянницы могут подвергаться быстрой радиации, когда многие новые виды возникают от одного предка за короткий период времени. Поскольку они очень тесно связаны, это затрудняет визуальное определение и отслеживание различных видов бабочек.
Для генетического распутывания этих бабочек международная команда, включая учёных из Института Сенгера, секвенировала геномы почти всех видов двух особенно быстро эволюционирующих групп бабочек-стеклянниц, чтобы перестроить их эволюционные деревья. Из этих видов 10 были секвенированы до золотого стандарта геномов «эталонного качества», которые свободно доступны для научного сообщества.
Понимание видов с геномной точки зрения позволяет экспертам выделить любые визуальные различия, которые можно использовать для идентификации и отслеживания различных видов, теперь, когда они подтверждены как генетически отличные.
Команда также исследовала, содержат ли геномы подсказки, объясняющие, почему у этих бабочек так много видов и что позволило им так быстро развиваться.
Учёные обнаружили, что у бабочек-стеклянниц количество хромосом значительно варьируется, составляя от 13 до 28, в то время как у большинства бабочек их 31. Хотя у них в основном одни и те же гены, эти гены по-разному упакованы в хромосомы у каждого вида — процесс, известный как хромосомная перестройка.
Эти хромосомные перестройки имеют эффект домино, когда дело доходит до спаривания. Для размножения бабочки должны производить яйца и сперму, но это зависит от того, как выстраиваются хромосомы бабочки. Это означает, что если две бабочки с разными хромосомными перестройками спарятся, их потомство будет бесплодным, потому что оно не сможет производить сперму или яйца.
В результате бабочки эволюционировали, разработав новый механизм, который использует феромоны для обнаружения потенциальных партнёров с таким же расположением хромосом, что и у них самих, и таким образом избегает производства бесплодного потомства.
Исследователи предполагают, что высокий уровень хромосомных перестроек у этих бабочек является ключом к их способности быстро формировать новые виды, поскольку, как только популяция изменяет число хромосом и таким образом формирует свой собственный вид, она может быстрее адаптироваться к различным высотам или растениям-хозяевам. Почему у них такой высокий уровень перестроек, остаётся загадкой, и учёные работают над её разгадкой.
Понимание быстрой радиации у насекомых может иметь значение для исследований в области сохранения биоразнообразия, понимания того, как виды адаптируются к изменению климата, а также возможных последствий для сельского хозяйства и борьбы с вредителями.
Доктор Ева ван дер Хейден, первый автор исследования из Института Сенгера Wellcome и Кембриджского университета, сказала: «Бабочки-стеклянницы — это невероятно адаптивная группа насекомых, которые ценны для экологических исследований уже около 150 лет. Однако до сих пор не существовало генетического ресурса, который позволил бы нам надёжно идентифицировать разные виды, и было трудно отслеживать и отслеживать то, что вы не можете легко идентифицировать».
Доктор Каролина Бакке, старший автор исследования из Регионального университета Амазонки Ikiam в Эквадоре, добавила: «Наличие эталонных геномов для двух групп бабочек-стеклянниц, Mechanitis и Melinaea, позволило нам более подробно изучить, как они адаптировались к жизни в такой непосредственной близости от своих родственников. Эти бабочки разделяют ответственность за отпугивание хищников, демонстрируя схожие цветовые узоры, и, производя разные феромоны, они могут успешно находить партнёров для спаривания и размножаться».
Доктор Йоана Мейер, старший автор исследования из Института Сенгера Wellcome, прокомментировала: «Мы находимся в разгаре кризиса вымирания, и понимание того, как новые виды эволюционируют, а в некоторых случаях быстро эволюционируют, важно для сохранения видов. Сравнение бабочек, которые быстро образуют новые виды, с другими, которые этого не делают, может определить, насколько это распространено среди насекомых, и выделить факторы, способствующие этому процессу».
«Это, в свою очередь, может выявить любые виды, которые требуют более тщательной охраны, и, возможно, определить гены, которые важны в процессе адаптации и могут быть использованы в сельском хозяйстве, медицине или биоинженерии. Это исследование было бы невозможно без глобального сотрудничества. У нас одна планета, и мы должны работать вместе, чтобы понять и защитить её».
Исследование предоставлено Институтом Сенгера Wellcome Trust.
Другие новости по теме
- Скрытые кластеры генов в почвенных бактериях могут стать ключом к пониманию роста бобовых растений
- Горы огня: что походы по холмам с отцом рассказали мне о происхождении поисков нефти
- Удаление плотин восстанавливает водную экосистему за три года
- Ошибочная идентификация: исследователи разрабатывают новые методы для определения видов рыб-присосок на Западе между горными системами
- Учёные наконец-то разгадали квантовую головоломку, которой уже век: раскрыт секрет электронного туннеля
- Искусственный интеллект улучшает точность анализа наборов генов с помощью экспертных баз данных
- Уличное освещение — не единственный источник светового загрязнения
- Что делать, если осы испортили ваш пикник: руководство учёного по безопасному приёму пищи в присутствии этих насекомых
- Метод картирования позволяет определить связывание белков с ДНК на уровне отдельных клеток
- Изменение «оксисферы» может помочь в борьбе с деоксигенацией прибрежных экосистем
Другие новости на сайте
- Microsoft Edge теперь стал ИИ-браузером с запуском режима Copilot
- Торговая сделка Трампа с ЕС снижает тарифы на автомобили до 15%: что это значит для BMW
- Наблюдение за ценой XRP: внимание к прорыву в $5, если сопротивление на уровне $3,66 падёт
- Anthropic вводит новые ограничения скорости для сдерживания активных пользователей Claude Code
- Эфириум становится основой для традиционных финансов — вот почему
- В интернете есть много сайтов с информацией на эту тему. [Посмотрите, что нашлось в поиске](https://ya.ru)
- Рост спроса на ETF способствует оживлению Ethereum
- Почему столкновения на перекрёстках — самый распространённый вид автомобильных аварий в Клируотере?
- Самый мощный телескоп в мире обнаружил гостя из другой звёздной системы
- Скрытые кластеры генов в почвенных бактериях могут стать ключом к пониманию роста бобовых растений