Расширение цветового зрения дало бабочкам эволюционное преимущество при поиске нектара и партнеров. В ходе нового исследования специалисты из Калифорнийского университета в Сан-Диего установили, какой генетический механизм отвечает за появление дополнительной светочувствительной клетки в сложном глазу насекомых. Свои выводы они описали в издании Science Advances.
Большинство насекомых воспринимают мир через фасеточные глаза, где за каждой линзой скрывается стандартный набор из восьми светочувствительных клеток. У бабочек этот древний шаблон нарушен — в каждом зрительном блоке у них формируется девять фоторецепторов, что дает им возможность различать богатую палитру красок. Они видят больше оттенков и дополнительные участки спектра, включая ультрафиолет, недоступный человеческому глазу.
Чтобы проверить механизм такого отклонения, биологи внедрили ген чешуекрылых в плодовую мушку и активировали его в момент формирования органа зрения. В результате получилась генетическая химера с девятой клеткой на единицу глаза вместо привычных восьми.
Добавление нового сенсора бесполезно, если мозг не умеет обрабатывать поступающие от него сигналы. По логике эволюции, нервной системе требовалось бы длительное время для адаптации к изменившимся визуальным данным, но эксперимент показал иной результат. «Мы дали запасным нейронам цель для подключения, и они выжили и сформировали связи мгновенно, без новых мутаций, — подчеркнул руководитель исследования Майкл Перри. — Иными словами, мозг был готов до того, как глаз попросил об этом».
Наличие резервных нервных клеток, которые обычно отмирают без дела, дало насекомым неоспоримое преимущество при появлении цветковых растений. Гибкая архитектура мозга позволила мгновенно задействовать простаивающие элементы для обработки новой информации. Подобный переход сейчас можно наблюдать в природе на примере бражника: нижняя часть его органа зрения уже приобрела бабочкообразную структуру с парой рецепторов на каждый блок, тогда как верхняя остается в исходном состоянии.
В ближайшем будущем авторы планируют выяснить, действительно ли генетически модифицированная мушка способна воспринимать окружение так же ярко, как это делают настоящие бабочки.
Ранее нейробиологи раскрыли, что происходит в мозге в момент зрительной иллюзии.