Эффект бабочки

Найдена мутация, породившая темную разновидность березовой пяденицы

Проницательный Карл Линней, впервые описавший эту бабочку, окрестил ее Biston betularia (лат. betula — береза). Родовое название происходит от имени Бистона — мифического прародителя фракийцев, известного своей воинственностью и любовью к татуировкам. Бистон был сыном Ареса, бога войны, а скромная ночная бабочка, названная в его честь, уже не первое столетие вызывает кипучие споры.

В 1848 году в Манчестере была впервые замечена темная разновидность березовой пяденицы. Ее распространение совпало с пиком английской промышленной революции, а последующая борьба с загрязнением воздуха вызвала уменьшение доли темной разновидности в популяции. Как оказалось, загрязнение воздуха убивало светлые лишайники, на фоне которых обычные пяденицы были незаметны для птиц; на фоне же голых стволов более незаметными оказывались темные бабочки. Эта история вошла в учебники как классический пример естественного отбора, однако невежественность журналистов и их любовь к «опровержениям эволюции» на долгие годы сделала березовую пяденицу излюбленной мишенью креационистов (про это см. в [1]). Ситуация омрачалась тем, что, несмотря на более чем вековую историю изучения, молекулярные механизмы этой адаптации установить не удавалось. До недавнего времени.

На прошлой неделе в журнале Nature были опубликованы результаты двух независимых исследований. Согласно одному из них, темная разновидность березовой пяденицы возникла благодаря мутации в некодирующей части гена cortex [2]. Результаты второго исследования показывают, что варианты этого гена определяет окраску крыльев у многих других видов бабочек, что косвенно подтверждает правильность первой работы [3]. Загадочной мутацией, которая вызвала изменение окраски березовой пяденицы, оказалась вставка «прыгающего гена» — транспозона.

Забавно, что само открытие «прыгающих генов» тоже было связано с их способностью влиять на окраску. Барбара Мак-Клинток обнаружила транспозоны в геноме кукурузы, изучая причины появления мозаичных початков. Впоследствии транспозоны были найдены в геномах большинства организмов, в том числе в геноме человека. Однако, как правило, вставка нового транспозона либо не имеет функциональных последствий, либо приводит к поломке гена, провоцируя, к примеру, такие заболевания, как рак прямой кишки и гемофилия. История березовой пяденицы содержит редкий пример полезного транспозона, который не только не портит функциональную последовательность, но даже усиливает экспрессию гена-хозяина. Это открытие снова возвращает березовую пяденицу на передовую эволюционной биологии.

Зоя Червонцева

1. Глаголев С. М. Самая популярная бабочка мира // «Новая газета» № 20 от 27 февраля 2009 года.

2. Van’t hof A. E. et al. The industrial melanism mutation in British peppered moths is a transposable element // Nature. 2016. 534 (7605): 102-105.

3. Nadeau N. J., et al. The gene cortex controls mimicry and crypsis in butterfies and moths // Nature. 2016. 534 (7605): 106-110.