Forskare från Biology Centre, Czech Academy of Sciences, har i samarbete med University of Liverpool hittat den genetiska mekanismen som avgör om individer av fjärilsarten Bicyclus anynana blir hane eller hona.
De upptäckte också att om individer med samma variant av den könsbestämmande genen parar sig, kommer embryona inte att överleva. Detta kan få kritiska konsekvenser i små fjärilspopulationer med låg genetisk variation, där parning sker mellan besläktade individer.
Detta är första gången som forskare har beskrivit denna mekanism hos fjärilar och, överraskande nog, liknar den en liknande mekanism hos honungsbin. Upptäckten publiceras i tidskriften Science Advances .
Den kisande buskbruna Bicyclus anynana är infödd på den afrikanska kontinenten. Det används ofta för genetisk forskning, delvis på grund av dess förmåga att fortplanta sig snabbt och föröka sig relativt lätt under laboratorieförhållanden, dessutom har hela genomet redan sekvenserats.
Som avslöjats av entomologer ledda av Arjen Van't Hof från Biology Center CAS och ett internationellt team av samarbetspartners, regleras könet på denna fjäril av olika kombinationer av varianter av en gen som kallas Masculinizer. En enda variant leder till kvinnlig utveckling och två olika varianter leder till manlig utveckling.
Fjärilarna dör som embryon när två identiska varianter av Masculinizer kombineras men detta är mycket ovanligt i naturliga populationer eftersom ett stort antal olika varianter hittades. Chansen att få två identiska varianter som resulterar i embryonal död blir mycket högre i kraftigt minskade populationer med minskad genetisk variation orsakad av inavel.
Många fjärilsarter är starkt på tillbakagång och om andra arter har samma mekanism som Bicyclus anynana kan det få allvarliga konsekvenser för kritiskt hotade arter.
Denna könsbestämningsmekanism är den första som finns hos fjärilar och liknar överraskande nog honungsbin som tillhör en annan insektsgrupp mer än silkesmasken som tillhör samma insektsordning. Samma mekanism utvecklades oberoende i Bicyclus anynana och honungsbin vilket gör den till ett tydligt exempel på konvergent evolution.
Avtäckta genetiska mekanismer som bestämmer kön
Utveckling till två olika kön är bland de mest betydande biologiska egenskaperna, men trots betydelsen avslöjas inte de underliggande genetiska mekanismerna hos de flesta arter. Den främsta anledningen till att så mycket fortfarande är okänt är att mekanismerna är extremt olika.
Lepidoptera, en stor insektsgrupp som består av fjärilar och nattfjärilar, har W- och Z-könskromosomer istället för X och Y. Honor har vanligtvis en W- och en Z-kromosom och hanar har två Z-kromosomer. Kön bestäms av W-kromosomen hos vissa arter, men det finns även arter där honor inte har en W-kromosom.
"Dessa arter har olika könsbestämmande mekanismer som inte är kända ännu. Mekanismen vi upptäckte i Bicyclus anynana skiljer sig mycket från den W-kromosomberoende mekanismen som upptäcktes tidigare i silkesmasken Bombyx mori", säger forskarna.
Mer information: Arjen van't Hof et al, Zygositetsbaserad könsbestämning hos en fjäril driver hypervariabiliteten hos Masculinizer, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj6979. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6979
Journalinformation: Vetenskapens framsteg
Tillhandahålls av Biology Center of the Czech Academy of Sciences
