Згідно з новим дослідженням, за те, що візерунки крил метеликів змінюються, відповідає некодуюча регуляторна ДНК. Результати публікує Science.

DNA structure - фото Від frentusha

В рамках нового дослідження вчені з’ясували, як “сміттєва” або некодуюча ДНК швидко змінює забарвлення і структуру крил метеликів. Виявилося, що план колірного візерунка на них вже закодований в давнину, а некодуюча ДНК працює як «перемикач», активує одні візерунки і пригнічує інші.

“Нам цікаво дізнатися, як один і той же ген може створює абсолютно різних метеликів, — пояснив ані Мазо-Варгас, доктор філософії і співавтор дослідження. – Виявилося, що існує дуже консервативна група “перемикачів “[некодуюча ДНК], яка працює в різних положеннях, активується і управляє геном”.

Раніше вчені виявили ключові гени забарвлення: WntA, що контролює “смугастість”, і Optix, що відповідає за забарвлення і переливчастість крил метелика. Коли дослідники відключили ген Optix, крила стали чорними, а коли видалили ген WntA, візерунки у вигляді смуг зникли.

фото: CC0 Public Domain

В рамках нового дослідження біологи зосередилися на впливі некодуючої ДНК на ген WntA. Зокрема, вони провели експерименти з 46 з цих некодуючих елементів у п’яти видів німфалідних метеликів — найбільшого сімейства.

Для того, щоб ці некодуючі регуляторні елементи контролювали гени, щільно закручені спіралі ДНК розмотуються. Це ознака того, що регуляторний елемент взаємодіє з геном, активуючи його або, в деяких випадках, вимикаючи.

У ході дослідження вчені використовували технологію ATAC-seq, щоб визначити область геному, в яких відбувається це розплутування. Біологи порівняли профілі ATAC-seq крил п’яти видів метеликів, щоб визначити генетичні області, які беруть участь у розвитку малюнка крил. Вони здивувалися, виявивши, що велика кількість регуляторних областей було загальним для різних видів метеликів. Поступово вчені зрозуміли, що більша частина еволюції відбувається через мутації саме в некодуючих областях геному.