Schmetterlinge verlieren ihren Glanz, wenn ihre ‘Pinselgene’ nicht aktiviert sind

Verschiedene Schmetterlinge versammeln sich um eine Pfütze

Die Flügel der Schmetterlinge sind zarte, wunderschöne Naturwerke. Die Gene, die für die Entstehung solcher Muster und Farben verantwortlich sind, sind rätselhaft, aber dank zweier neuer Studien haben wir herausgefunden, dass es sich tatsächlich um zwei Gene handelt, die diese Meisterwerke hervorbringen.

Das ist richtig. Zwei. Es gibt zwei genetische Da Vincis, die den größten Teil der Arbeit an den Leinwänden der Schmetterlingsflügel erledigen. Diese beiden Gene sind in der Tat für die unterschiedlichen Farben der Schmetterlinge so wichtig, dass die Farben entweder trüber oder einfach einfarbig werden, wenn Sie die beiden Gene ausschalten.

"Die beiden unterschiedlichen Gene ergänzen sich. Sie malen Gene, die in gewisser Weise darauf spezialisiert sind, Muster zu erzeugen," Arnaud Martin, Entwicklungsbiologe an der George Washington University und Hauptautor einer der Studien, erklärte Nature.

CRISPR Farben

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Die beiden Gene WntA und optix hatten zuvor gezeigt, dass sie einen Einfluss auf die Muster und Farben der Schmetterlinge haben. Erst als die Wissenschaftler die Gene mithilfe der CRISPR-Cas9-Technik ein- und ausschalteten, stellten sie fest, wie groß sie waren ein Teil der treffend benannt "Pinsel Gene" gespielt.

Die Studie, die sich auf WntA konzentrierte, hat das Gen in sieben verschiedenen Schmetterlingsarten ausgeschaltet, einschließlich des legendären Monarchenschmetterlings (Danaus plexippus). Um die Veränderungen zu verfolgen und zu verstehen, haben die Forscher das WntA-Gen in Raupen gefunden und deaktiviert, bevor sie die Möglichkeit hatten, Schmetterlinge zu werden. Das Ergebnis war, dass Farben ineinander übergingen, Flügelmuster auf irgendeine Weise verändert wurden oder Muster auf dem Flügel einfach verschwanden. Bei Monarchen wurden ihre schwarzen Ränder grau.

Martin, der die WntA-Studie leitete, setzte das, was er und sein Team sahen, mit einer Aktivität gleich, die viele von uns zuvor unternommen hatten, um unsere Farben zu lernen oder um zu lernen, wie man innerhalb der Linien malt. "[WntA] legt den Hintergrund fest, der später ausgefüllt werden soll. Wie Farbe nach Zahlen oder Farbe nach Zahlen. Es macht die Umrisse."

Ohne WntA scheinen sich andere Gene, die die Farben tatsächlich ausfüllen, weniger auf ihre Aufgaben zu konzentrieren. Sie sind nicht wie ein 5-Jähriger, der auf Zucker steht und diesen grünen Stift wirklich liebt und ihn auf der ganzen Seite kritzelt, aber sie tun sich schwer, in den Zeilen zu bleiben und die richtige Farbe zu verwenden.

Ein halber Monarchfalter, der nicht verändert wurde, und eine andere Hälfte, die verändert wurde

In der Zwischenzeit stellte die Studie, die optix ausschaltete, fest, wie wichtig das Gen für die Färbung war. Optix wurde verdächtigt, eine Rolle in Farbmustern zu spielen, aber es wurde nicht bestätigt, bis Forscher CRISPR verwendeten, um es einfach vom Funktionieren abzuhalten.

Bei ausgeschaltetem Optix werden Teile, wenn nicht der gesamte Körper, eines Schmetterlings schwarz oder grau. Die Ergebnisse waren, gelinde gesagt, verblüffend. "Es war der schwerste Metallschmetterling, den ich je gesehen habe," leitender Forscher und außerordentlicher Professor an der Cornell-Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie, Robert Reedtold the Atlantic.

Aber einen Schmetterling in den Frontmann für Black Sabbath zu verwandeln, war nicht das Einzige, was ein abgeschalteter Optix tat. In einigen Fällen führte das Fehlen einer funktionierenden Optik dazu, dass die Flügel ein helles und entschieden nicht schwermetallisch schillerndes Blau zeigten. Zusätzlich zum Farbunterschied erfordert das Irisieren eine strukturelle Veränderung der Flügelschuppen selbst, was Reed und sein Team bemerkten, als sie die Flügel unter ein Mikroskop stellten. Laut Reed trägt der Befund dazu bei "Aufkommende Beweise dafür, dass [optix] wahrscheinlich eine große Rolle bei der Flügelentwicklung gespielt hat."

Machen Sie die Flügel zu dem, was sie sind

Zwei gemeine Rosskastanienschmetterlinge

Wenn Sie sich fragen, warum diese Forschung von Bedeutung ist, ist Reeds Standpunkt zur Flügelentwicklung der Schlüssel. Farben, Muster und sogar die Struktur der Flügel spielen eine Rolle in der Existenz eines Schmetterlings. Und diese Veränderungen haben sich im Laufe von Tausenden von Jahren zum Nutzen ihrer Spezies entwickelt.

"Wir wissen, warum Schmetterlinge schöne farbige Muster haben. Normalerweise dient es der sexuellen Auslese, der Suche nach einem Partner oder der Anpassung, um sich vor Raubtieren zu schützen," Whitetold New Scientist.

Aber stellen Sie sich jetzt vor, ob WntA oder Optix nicht so funktioniert haben, wie sie sollten, oder ob sich ihre Funktionen irgendwie geändert haben. Reed lieferte eine Art Beispiel für den Atlantik. Erinnern Sie sich an den Schmetterling, der ein glänzendes Blau bekam? Das war der gemeine Rosskastanienschmetterling, bekannt für seine Orangen- und Augenfleckenspritzer. Nicht nur die orangen Streifen wurden blau, sondern auch Teile der Flügel.

"Mit einem Gen könnten wir diesen kleinen braunen Schmetterling in einen Morpho verwandeln," Sagte Reed. Reed und sein Team stellten dabei fest, dass die Rosskastanie das Potenzial für diesen schillernden Look hat, dass Optix ihn jedoch zugunsten eines matten Finishs unterdrückt.

Was würden diese Veränderungen in freier Wildbahn bedeuten? Wären diese Schmetterlinge anfälliger für Raubtiere, sollten Optix oder WntA nicht so gut funktionieren oder versuchen, sich mit den falschen Arten zu paaren? Dies ist zwar eine pessimistische Überlegung, doch der Punkt von White im obigen Video weist auf einen optimistischeren und aufregenderen Weg für diese Forschung hin: Erfahren Sie mehr darüber, was ein einzelnes Gen einem Organismus antun kann. Die Bestimmung der Funktionen dieser Gene kann uns neue Einblicke in die Evolution verschiedener Arten geben.

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