Эволюция оказалась не случайной: учёные нашли одни и те же гены, используемые 120 миллионов лет

Эволюция может быть не такой уж случайной — она использует один и тот же генетический «сценарий» со времён динозавров. Credit: Shutterstock

Учёные обнаружили доказательства того, что эволюция полагается на один и тот же генетический «шпаргалку» уже более 120 миллионов лет, что ставит под сомнение представление о случайности развития жизни на Земле и указывает на её возможную предсказуемость.

Международная группа исследователей под руководством Йоркского университета и Института Wellcome Sanger сосредоточилась на изучении бабочек и мотыльков из южноамериканских тропических лесов. Хотя эти виды находятся лишь в отдалённом родстве, многие из них обладают поразительно схожими цветовыми узорами на крыльях, которые служат предупреждающими сигналами для хищников. Это явление известно как мимикрия.

Общие гены, стоящие за мимикрией бабочек и мотыльков

Исследователи поставили задачу выявить гены, контролирующие эти общие цветовые узоры у семи отдалённо родственных видов. Несмотря на эволюционную дистанцию, команда обнаружила, что и бабочки, и мотыльки неоднократно полагались на одни и те же два гена — ivory и optix, — чтобы производить почти идентичные предупреждающие цвета.

Вместо изменения самих генов эволюция воздействовала на регуляторные элементы, часто описываемые как генетические «переключатели», которые контролируют, когда и где эти гены активируются. У бабочек эти переключатели были модифицированы схожим образом у разных видов. У мотылька учёные обнаружили неожиданный поворот: он использовал механизм инверсии (крупный фрагмент ДНК, перевёрнутый задом наперёд), который очень напоминает стратегию, наблюдаемую у одного из видов бабочек.

Доказательства того, что эволюция может быть предсказуемой

Профессор Канчон Дасмахапатра с кафедры биологии Йоркского университета пояснил: «Конвергентная эволюция, когда множество неродственных видов независимо развивают один и тот же признак, широко распространена на древе жизни. Но у нас редко есть возможность изучить генетическую основу этого явления.

«Изучив семь линий бабочек и дневного мотылька, мы показываем, что эволюция может быть удивительно предсказуемой и что бабочки и мотыльки используют одни и те же генетические трюки снова и снова для создания схожих цветовых узоров со времён динозавров».

Результаты, опубликованные в журнале PLoS Biology, позволяют предположить, что эволюция — не всегда случайный процесс. Вместо этого она может следовать повторяющимся генетическим путям.

Почему предупреждающие цвета появляются снова и снова

Профессор Джоана Мейер из Института Wellcome Sanger добавила: «Эти отдалённо родственные бабочки и мотылёк ядовиты и неприятны на вкус для птиц, пытающихся их съесть. Они очень похожи друг на друга, потому что если птицы уже усвоили, что определённый цветовой узор означает «не ешь, мы ядовиты», то другим видам выгодно демонстрировать те же предупреждающие цвета.

«Здесь мы показываем, что эти предупреждающие цвета особенно идеальны, поскольку, по-видимому, довольно легко развить такие же цветовые узоры благодаря высококонсервативной генетической основе, сохранявшейся на протяжении 120 миллионов лет».

Что это значит для прогнозирования эволюции

Понимание того, что эволюция часто следует устоявшимся генетическим маршрутам, может помочь учёным предвидеть, как виды будут реагировать на изменения окружающей среды или климатические сдвиги. Если природа склонна повторно использовать одни и те же биологические решения, прогнозирование будущих адаптаций может стать более достижимым, чем считалось ранее.

Источники:

Материалы предоставлены Йоркским университетом.

Yacine Ben Chehida, Eva S. M. van der Heijden, Edward Page, Patricio A. Salazar C, Neil Rosser, Kimberly Gabriela Gavilanes Córdova, Mónica Sánchez-Prado, María José Sánchez-Carvajal, Franz Chandi, Alex P. Arias-Cruz, Maya Radford, Gerardo Lamas, Chris D. Jiggins, James Mallet, Melanie McClure, Camilo Salazar, Marianne Elias, Caroline N. Bacquet, Nicola J. Nadeau, Kanchon K. Dasmahapatra, Joana I. Meier. Genetic parallelism underpins convergent mimicry coloration in Lepidoptera across 120 million years of evolution. PLOS Biology, 2026; 24 (4): e3003742 DOI: 10.1371/journal.pbio.3003742