Вы когда-нибудь удивлялись огромному разнообразию жизни на нашей планете, от крошечных существ, живущих всего несколько часов, до величественных существ, способных прожить века? Эти различия в продолжительности жизни, размерах и репродуктивном возрасте известны как стратегии жизненной истории, и они эволюционировали с течением времени, когда организмы приспосабливались к окружающей среде.

Эволюционные биологи давно заинтересованы в понимании факторов, способствующих эволюции и поддержанию нескольких альтернативных стратегий жизненного цикла (ALHS) у видов, которые приводят к адаптации и появлению новых признаков. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, не только показало, что ALHS у бабочек Colias имеет древнее происхождение, но и определило механизмы, способствующие ее сохранению на протяжении миллионов поколений.

Бабочки Colias - харизматичная группа бабочек, встречающихся почти на всех континентах, и характеризуются яркой оранжевой или желтой окраской крыльев как у самцов, так и у самок. Однако примерно у одной трети из 90 видов Colias часть самок имеет крылья белого цвета, называемые морфами Альба. Это изменение окраски, по-видимому, является компромиссом в том, как самки инвестируют запасы энергии, накопленные в стадии гусеницы.

Во время превращения в бабочку самки либо тратят эти резервы на оранжевые крылья и становятся очень привлекательными для самцов, либо не окрашивают их (Alba) и используют эти ресурсы для получения большего потомства. Таким образом, Alba - это не просто вариант окраски, а визуальное представление ALHS, уникального для самок бабочек Colias.

Возглавляемая исследователями из Стокгольмского университета, международная команда использовала различные геномные анализы, чтобы определить генетическую основу ограниченного для самок ALHS Alba, а затем поместить это открытие в эволюционные рамки. Они обнаружили, что Alba эволюционировала однажды рядом с последним общим предком в роду, более 1,2 миллиона поколений назад.

Их результаты также свидетельствуют о том, что аллели Alba и orange поддерживались среди видов внутри рода посредством потока генов среди гибридизирующихся видов (интрогрессия) и сбалансированного отбора внутри вида. Генетической основой аллеля Alba, по-видимому, является регуляторная область в ДНК - эту гипотезу исследователи проверили с помощью CRISPR/Cas9 мутагенеза, который подтвердил, что аллель Alba является модульным энхансером для индукции аллеля Alba ALHS.

Эти результаты имеют большое значение, поскольку они позволяют лучше понять, как эволюционируют признаки жизненной истории, предполагая, что некоторые стратегии, используемые разными видами, могут иметь общую генетическую основу.

"Исследуя происхождение и эволюционную динамику ALHS, мы надеемся углубить понимание того, как развиваются новые черты и жизненные истории, что в конечном итоге поможет нам понять условия, которые породили разнообразие жизненных историй, наблюдаемое сегодня", - сказал Калле Тунстрем, аспирант кафедры зоологии Стокгольмского университета и ведущий автор исследования.