Бесконечное число самых прекрасных форм. Новая наука эво-дево и эволюция царства животных

Что же произошло в ходе эксперимента? Из исходной популяции, где изменчивость размера пятен была основана на генетической изменчивости, были отобраны бабочки с самыми крупными и с самыми мелкими пятнами. Это привело к образованию двух популяций, различающихся по морфологическим и генетическим признакам. По сути, в природе происходит тот же самый процесс, только продолжается он значительно дольше, чем в лабораторных условиях.

Эти исследования способности пятен на крыльях Bicyclus изменяться под действием отбора позволили обнаружить возможные пути эволюции окраски крыльев бабочек и оценить ту огромную работу, которую проделали бабочки. Другие виды бабочек также добились невероятного разнообразия размера, числа и цветовой схемы пятен. В основе этого разнообразия должно лежать разнообразие программ развития. Обнаружение экспрессии белков Distal-less, Engrailed и Spalt в пятнах-глазках позволило нам понять, как у разных видов эволюционировало такое количество вариантов пятен-глазков.

Наиболее очевидное различие между видами заключается в количестве глазков. Эволюция числа центров экспрессии гена Distal-less в крыловых дисках гусеницы в точности соответствует эволюции числа глазков на крыльях бабочки. Это говорит о том, что у разных видов произошли разные эволюционные изменения в регуляции этого гена, и показывает, как появление одного эволюционного новшества (пятен на крыльях) приводит к дальнейшему расширению разнообразия узора крыльев. В ходе эволюции появились бабочки с большим или меньшим количеством пятен, с пятнами разного размера или, как в случае В. anynana, с сезонным изменением рисунка. Скорее всего, эти изменения регуляции экспрессии Distal-less произошли в результате изменения сигнатурных последовательностей переключателя этого гена, работающего в пятнах-глазках (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Модификации переключателя гена Distal-less в пятнах на крыльях бабочек объясняют вариации числа и формы пятен. Эволюция числа (S' и S") и размера (S''') пятен-глазков связана с изменениями переключателей. Рисунок Лианн Олдс.

8f Сезонные формы африканской бабочки Bicyclus anynana: слева показано заднее крыло бабочки сезона дождей, а справа — крыло бабочки засушливого сезона (на крыле вместо пятен-глазков видны лишь мелкие крапинки).

8g Мутация Spotty приводит к формированию дополнительных пятен-глазков на передних крыльях бабочки.

8h Мутантные бабочки с более крупными, аномально расположенными или аномально окрашенными пятнами. Фотографии предоставлены Полом Брейкфилдом, Университет Лейдена.

8i Результаты отбора бабочек Bicyclus anynana на большие и маленькие пятна на крыльях: верхний ряд — бабочки сезона засухи и сезона дождей; средний ряд — бабочки из линии, отбиравшейся на маленькие пятна, выращенные при температурах сезона засухи и сезона дождей; нижний ряд — бабочки из линии, отбиравшейся на большие пятна, выращенные при температурах сезона засухи и сезона дождей. Фотография предоставлена Полом Брейкфилдом, Университет Лейдена.

Мимикрия и эволюция окраски

Эволюция большинства бабочек сопровождалась изменением окраски других элементов узора. Разница в том, как выглядят разные виды бабочек или особи одного и того же вида, связана с тем, что участки синтеза пигментов по-разному расположены, а чешуйки имеют разную структурную окраску. Эволюция каждого вида заслуживает отдельного рассказа, но я закончу эту главу рассказом об эволюции мимикрии, поскольку она сыграла важную роль в дискуссиях по поводу естественного отбора, а для эволюционной биологии развития пока еще остается неразрешенной загадкой.