Leptiri očaravaju živopisnim bojama svojih krila, ali njihova posebnost ne završava se na izgledu – oni mogu da vide i bogatiji spektar boja nego mnogi drugi insekti.
Naučnici sa Univerziteta Kalifornije u San Dijegu otkrili su genetsku promjenu koja je leptirima omogućila da razviju dodatni fotoreceptor u oku i vide raskošan spektar boja.
Otkriće otvara nove mogućnosti za razumijevanje načina na koji evolucija oblikuje čula i omogućava živim bićima da se prilagode svom okruženju.
Mnogi insekti vide svijet kroz stotine sićušnih sočiva koja su grupisana u vidni organ poznat kao složeno oko. Iza svakog sočiva nalazi se grupa od osam ćelija koje detektuju svjetlost, raspoređenih po obrascu za koji naučnici vjeruju da postoji već stotinama miliona godina.
Leptiri su rijedak izuzetak. Oni imaju devet ćelija koje detektuju svjetlost, što im omogućava da vizuelno doživljavaju mnogo bogatiji svijet boja u poređenju sa insektima poput muva, kao i da lakše pronalaze nektar i potencijalne partnere za parenje.
Naučnici sa Univerziteta Kalifornije u San Dijegu, koji rade u laboratoriji Majkla Perija, vanrednog profesora na Fakultetu bioloških nauka, otkrili su genetsku promjenu koja je leptirima omogućila ovu prednost u vidu.
„Leptiri vide mnogo širi spektar boja od muva jer su u nekom trenutku svoje evolucije dodali fotoreceptor svakoj jedinici svog složenog oka — što predstavlja rijedak odmak od strukture oka koja je kod drugih insekata ostala nepromijenjena stotinama miliona godina“, rekao je Peri, član Katedre za ćelijsku i razvojnu biologiju.
„Otkrili smo genetski prekidač koji je to omogućio.“
U studiji objavljenoj u časopisu Science Advances, Peri i njegovi saradnici identifikovali su genetske korake koji su doveli do pojave devetog fotoreceptora kod leptira vrste Vanessa cardui, poznate kao obični šarenac, jedne od najrasprostranjenijih vrsta leptira na svijetu.
Dok muve imaju ćelije osjetljive na svjetlost, poznate kao fotoreceptori R1–R8, leptiri su proširili svoju sposobnost razlikovanja boja tako što su svakoj jedinici oka dodali još jedan fotoreceptor R7, otkrili su istraživači.
Kako bi provjerili da li je sama ta genetska promjena dovoljna, naučnici su je vještački izazvali kod vinske mušice (Drosophila).
Aktivirali su gen u ćelijama u kojima je on inače neaktivan i to u kratkom periodu tokom kojeg se oko formira.
Tako je nastala svojevrsna „muva sa očima leptira“, čije se oči razvijaju prema obrascu karakterističnom za leptire, sa devet ćelija u svakoj jedinici oka umjesto uobičajenih osam.
Novi detektor svjetlosti u oku ne bi imao mnogo koristi ako mozak ne bi mogao da se poveže s njim i obradi informacije koje on pruža.
Naučnici su pretpostavljali da bi dodavanje novog čulnog ulaza, poput dodatnog fotoreceptora, zahtijevalo da mozak postepeno evoluira odgovarajući neuron koji bi primao informacije sa druge strane.
Međutim, istraživači su otkrili da se to nije dogodilo.
Na njihovo iznenađenje, nije bilo potrebno nikakvo dodatno evolutivno prilagođavanje.
Mozak muve redovno stvara veći broj neurona nego što mu je potrebno, a oni koji ne uspiju da uspostave odgovarajuće veze na kraju odumiru.
Istraživači su otkrili da je mozak „muve sa očima leptira“ znao kako da obradi novi fotoreceptor koristeći dodatne, neiskorišćene neurone koji su inače bili predodređeni da odumru.
„Kada smo tim rezervnim neuronima omogućili da se povežu sa nečim, oni su preživjeli i odmah uspostavili odgovarajuće neuronske veze, bez ikakvih dodatnih genetskih promjena.“, rekao je Peri.
„Drugim riječima, mozak je bio spreman prije nego što je oko to zatražilo. Ovo je rijedak i konkretan primjer evolucije koja koristi neurone koji bi inače odumrli.“.
Rezultati nove studije pružaju uvid u to kako su insekti, zahvaljujući fleksibilnoj organizaciji mozga, mogli da prihvate nove čulne informacije i evolutivno se prilagode novim potrebama u svom okruženju — u ovom slučaju, potrebi za boljim uočavanjem cvjetnica.
Istraživački tim otkrio je i jednog noćnog leptira iz porodice Sphingidae koji, čini se, prolazi kroz sličan prelazni proces.
Donja polovina njegovog oka ima strukturu sličnu onoj kod leptira, sa dvije takve ćelije u svakoj jedinici oka, dok gornja polovina zadržava strukturu karakterističnu za muve, sa jednom ćelijom.
To je približno ono što bi se očekivalo ukoliko je promjena prvobitno započela u jednom dijelu oka, a zatim se postepeno proširila.
Naučni tim sada istražuje dodatna, još nerazjašnjena pitanja, uključujući i teško provjerljivo pitanje da li „muva sa očima leptira“ zaista može da vidi živopisnije boje zahvaljujući dodatnom fotoreceptoru, baš kao što to mogu leptiri.
/today.ucsd.edu/
