В рамках нового исследования ученые выяснили, как «мусорная» или некодирующая ДНК быстро меняет окрас и структуру крыльев бабочек. Оказалось, что план цветового узора на них уже закодирован в древности, а некодирующая ДНК работает как «переключатель», активирует одни узоры и подавляет другие.
«Нам интересно узнать, как один и тот же ген может создает совершенно разных бабочек, — объяснил Ани Мазо-Варгас, доктор философии и соавтор исследования. — Оказалось, что существует очень консервативная группа “переключателей” [некодирующая ДНК], которая работает в разных положениях, активируется и управляет геном».
Ранее ученые выявили ключевые гены окраски: WntA, контролирующий «полосатость», и Optix, отвечающий за окраску и переливчатость крыльев бабочки. Когда исследователи отключили ген Optix, крылья стали черными, а когда удалили ген WntA, узоры в виде полос исчезли.
Фото: CC0 Public Domain
В рамках нового исследования биологи сосредоточились на влиянии некодирующей ДНК на ген WntA. В частности, они провели эксперименты с 46 из этих некодирующих элементов у пяти видов нимфалидных бабочек — самого большого семейства.
Для того чтобы эти некодирующие регуляторные элементы контролировали гены, туго закрученные спирали ДНК разматываются. Это признак того, что регуляторный элемент взаимодействует с геном, активируя его или, в некоторых случаях, отключая.
В ходе исследования ученые использовали технологию ATAC-seq, чтобы определить область генома, в которых происходит это распутывание. Биологи сравнили профили ATAC-seq крыльев пяти видов бабочек, чтобы определить генетические области, которые участвуют в развитии рисунка крыльев. Они удивились, обнаружив, что большое количество регуляторных областей было общим для разных видов бабочек. Постепенно ученые поняли, что большая часть эволюции происходит из-за мутаций именно в некодирующих областях генома.
