Учебники биологии лгали нам годами: красота в природе — это результат ошибки, а не …

Все > 10:50 Мягкая растяжка уменьшает воспаление при боли в шее — Medical News Today 10:29 Экстракты одуванчика замедляют рост опухолевых клеток по данным научного обзора 10:25 Невеста Григория Лепса опровергла слухи о скорой свадьбе с певцом 10:24 Французы выбрали Сен-Антуан-л'Аббе любимой деревней — CNN 10:23 Щупальца цианеи состоят из сотен ядовитых нитей 10:23 Глиняно-опилочная смесь регулирует влажность в доме 10:22 Корни амариллиса в воде страдают от нехватки воздуха — Mein schöner Garten 10:18 Звезда нового "Гарри Поттера" отреагировал на письмо от Рэдклиффа 10:17 Торт из печенья и сгущенки готовится без духовки за минуты — кулинары Учебники биологии лгали нам годами: красота в природе — это результат ошибки, а не идеального плана Некодирующая ДНК управляет узорами на крыльях бабочек — Science 02.12.2025 05:07 Зоосфера Удивительное разнообразие узоров на крыльях бабочек долгое время считалось одним из самых загадочных явлений в эволюции насекомых. Несмотря на стремительное развитие генетики, учёным требовались десятилетия, чтобы объяснить, какие именно участки генома управляют формированием цветовых полос, пятен и переходов. Новое масштабное исследование показало: ключ к этому многообразию скрывается не в белок-кодирующих генах, а в старых некодирующих участках ДНК, которые раньше считались "мусорными". Фото: commons.wikimedia.org by Charles J. Sharp, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ Бабочка Как возникла загадка узоров бабочек Интерес к крыльям бабочек существует с древности: они привлекали людей яркостью, симметрией и тонкостью структуры. Современная наука подтверждает, что это один из самых эволюционно успешных отрядов насекомых, насчитывающий более 150 тысяч описанных видов. Многие из них известны по ископаемым находкам, а ещё больше предстоит открывать. Об этом сообщает Science. Несмотря на внешнее разнообразие, все представители отряда имеют один общий признак — крылья, покрытые хрупкими чешуйками. Именно они создают цвет и рисунок, используя пигменты, интерференцию света и микроструктуры поверхности. Биологи давно предполагали, что узоры не случайны и должны формироваться под управлением определённых генетических механизмов. Первые гипотезы сводились к тому, что за узоры отвечают несколько ключевых генов, а различия между видами возникают из-за мутаций в этих генах. Однако дальнейшие исследования показали, что сами белок-кодирующие гены слишком консервативны и редко меняются. Это подтолкнуло учёных искать источник разнообразия в некодирующих областях генома. Новые данные: роль древних регуляторных участков ДНК Долгое время некодирующие последовательности воспринимались как балласт, не участвующий в синтезе белков. Однако современные исследования доказали: такие участки регулируют работу генов, влияют на развитие тканей, поддерживают структуру хромосом и ускоряют эволюционные изменения. Исследователи сосредоточили внимание на некодирующих "переключателях" — регуляторных элементах, которые активируют или подавляют работу конкретных генов. Для изучения механизмов окраски они выбрали пять видов бабочек семейства нимфалид, одного из крупнейших в мире, включающего более шести тысяч видов. Учёные с помощью технологии CRISPR-Cas поочерёдно отключали 46 некодирующих участков ДНК, наблюдая за изменениями узоров. Оказалось, что почти все эти элементы связаны с геном WntA — одним из главных регуляторов формирования полос и линий на крыльях. Для четырёх видов, включая Junonia coenia, Vanessa cardui, Heliconius himera и Agraulis vanillae, функции этих регуляторных элементов оказались общими. Это означает, что они сформировались у общего предка и сохранялись в течение миллионов лет. У бабочки-монарха, напротив, один из стандартных регуляторов отсутствует, что привело к особенному механизму управления геном WntA. Такая вариативность объясняет, почему у разных видов появляются уникальные орнаменты. Механизм формирования узоров: единый план и множество переключателей Ранее биологи уже определили, что за цветовые переходы отвечает ген Optix, а за полосы — WntA. Однако только новое исследование позволило доказать существование "общего эволюционного плана", в котором разнообразие создаётся не изменением самих генов, а комбинацией регуляторных переключателей. Каждый участок некодирующей ДНК работает как мини-контроллер. Одни элементы усиливают работу гена в определённом секторе крыла, другие — подавляют. В результате образуются линии, градиенты, пятна и разноцветные переходы. Старые регуляторы сохраняются у большинства видов, а новые возникают и исчезают, добавляя вариативности. Такой механизм объясняет, почему бабочки демонстрируют невероятное разнообразие узоров, сохраняя при этом единый структурный принцип. Он Ð¶Ðµ позволяет видам быстро адаптироваться к условиям среды: камуфляжные рисунки помогают прятаться от хищников, яркие пятна — предупреждать о токсичности, а контрастные линии — участвовать во взаимодействиях между особями. Сравнение: кодирующие гены и некодирующие регуляторы Эволюция окраски бабочек может быть понятнее через сравнение двух типов генетической информации. Белок-кодирующие гены изменяются медленно, так как участвуют в жизненно важных процессах. Их повреждение может быть вредным. Некодирующие участки, напротив, способны быстро меняться, создавая новые комбинации регуляции. Мутации в кодирующих генах WntA и Optix встречаются редко, но множество мелких изменений в регуляторных областях создают огромную цветовую вариативность. Благодаря этому механизм окраски остаётся стабильным, а внешнее разнообразие — практически неограниченным. Такой подход объясняет, почему даже близкие виды бабочек могут выглядеть совершенно по-разному. Плюсы и минусы регуляторной эволюции Исследование некодирующей ДНК показывает, какие преимущества и ограничения создаёт этот механизм. Плюсы: высокая скорость эволюции внешнего вида; адаптация узоров под конкретные экологические задачи; сохранение стабильной работы ключевых генов; возможность формирования сложных симметричных структур. Минусы: зависимость от множества регуляторных элементов; возможные сбои при множественных мутациях в некодирующих областях; необходимость точной координации работы разных участков ДНК. Тем не менее такой путь оказался чрезвычайно успешным — бабочки одни из самых многочисленных и разнообразных насекомых на Земле. Популярные вопросы об узорах на крыльях бабочек 1. Почему у бабочек такие разнообразные узоры?Потому что орнамент формируется большим количеством регуляторных участков некодирующей ДНК, комбинирующихся по-разному у разных видов. 2. Участвуют Ð»Ð¸ белок-кодирующие гены в окраске?Да, ключевые гены WntA и Optix задают основные элементы рисунка, но разнообразие создают именно регуляторные переключатели. 3. Почему некоторые виды имеют схожие узоры?У них сохранились общие древние регуляторные элементы, появившиеся у общего предка. 4. У всех Ð»Ð¸ бабочек одинаково работает WntA?Нет, монархи используют альтернативный механизм, так как потеряли один из стандартных регуляторов. 5. Может Ð»Ð¸ изучение некодирующей ДНК помочь в других областях биологии?Да, такие элементы играют важную роль в эволюции, развитии и регуляции генов у многих организмов. Присоединиться к Pravda.Ru в Telegram Ежедневно — 24 истории о Ð¶Ð¸Ð²Ð¾Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ Ð’ÑÐµ они в наших соцсетях, подпишись Source: https://www.pravda.ru/news/zoo/2316117-butterfly-wing-patterns/