Изменение восприятия цвета у гуппи влияет на их спаривание

Многие животные имеют на своем теле особенные узоры, привлекающие самок для спаривания. Генетические механизмы, которые создают и поддерживают разнообразие предпочтений самок, были одним из центральных вопросов эволюционной экологии.

Исследовательская группа из Университета Тохоку в Японии доказала, что вариации экспрессии генов опсинов, которые кодируют светочувствительные пигменты, генерируют переменную светочувствительность и цветовое зрение и, таким образом, влияют на реакцию самок гуппи на окраску самцов. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Самцы гуппи имеют ярко выраженные и разнообразные виды окраски тела, и самки демонстрируют предпочтение некоторым компонентам их цветовых узоров. Интересно, что цвета самцов и предпочтения самок различаются среди диких популяций. Среди рыб были замечены изменения цветового зрения, и ученые связали это с изменением предпочтений самок в отношении цветовых паттернов самцов. Генетический механизм, лежащий в основе изменения цветового зрения и взаимосвязи между цветовым зрением и предпочтениями самок, еще только предстоит изучить, а пока ученые сосредоточились на генах опсинов, которые кодируют светочувствительные пигменты в сетчатке.

Гуппи имеют девять опсиновых генов. Один из них (LWS-1) кодирует белок, который выявляет видимый свет в длинноволновом спектре света (то есть оранжево-красный) и демонстрирует аллельный полиморфизм, и варианты сохраняются при естественном отборе в диких популяциях.

Они показали, что уровни экспрессии множественных генов опсинов варьируются между рыбами с различными генотипами LWS-1, свой вклад внесла и окружающая среда. В ходе поведенческих экспериментов выяснилось, что вариация экспрессии LWS-1 влияет на чувствительность гуппи к разному цвету, отражаясь на их поведении. Таким образом, изменение экспрессии опсинов, вызванное как генетическими полиморфизмами, так и световой средой во время развития рыбы, спровоцировали у них изменение светочувствительности.

Затем ученые задались вопросом, повлияло ли изменение выражений гена на выбор самками самцов с узором оранжевого цвета, который, как известно, — один из самых предпочтительных среди гуппи. Используя цифровые видеоизображения самцов, ученые доказали, что самки с более высокой экспрессией генов проявляют более сильное влечение к светящимся оранжевым пятнам.

Результаты исследования показывают, что разница в светочувствительности обусловлена как генетическими, так и пластическими изменениями экспрессии гена опсинов и вызывает изменения в предпочтениях самок относительно окраски самцов. Эти взаимодействия между визуальным свойством и выбором самок могут быть движущей силой эволюции экстремального разнообразия в цветовой окраске самцов гуппи.