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# Biologie # Biologie de l'évolution

Les secrets colorés de Speyeria Mormonia

Découvre les fascinantes variations de couleurs des papillons dans la nature.

Luca Livraghi, Joseph J. Hanly, Ling Sheng Loh, Albie Henry, Chloe M.T. Keck, Vaughn M. Shirey, Cheng-Chia Tsai, Nanfang Yu, Steven M. Van Belleghem, W. Mark Roberts, Carol L. Boggs, Arnaud Martin

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Dans le monde des papillons, les apparences peuvent être trompeuses. Prenons par exemple le Speyeria mormonia. Ce papillon montre deux motifs de couleur différents sur ses ailes arrière : les morphes argentés et non argentés. L'une brille avec des écailles argentées iridescentes, tandis que l'autre est ornée de taches beige clair. Cette caractéristique unique suscite la curiosité sur comment et pourquoi ces papillons ont des apparences si variées.

Qu'est-ce que les morphes argentés et non argentés ?

Imagine voir deux papillons qui se ressemblent presque au premier coup d'œil. L'un a des écailles argentées brillantes qui scintillent au soleil, tandis que l'autre a un aspect plus atténué, beige. Ceux-ci sont appelés morphes argentés et non argentés. La différence réside dans les petites écailles sur leurs ailes. Les morphes non argentés ont des écailles légèrement pigmentées et poreuses, qui absorbent la lumière. En revanche, les écailles argentées sont dépigmentées et réfléchissent la lumière, créant une apparence brillante.

Distribution géographique et variation

Speyeria mormonia n'est pas difficile sur son habitat. On peut le trouver dans les zones montagneuses de l'ouest de l'Amérique du Nord. Mais voici le truc : la fréquence des morphes argentés et non argentés varie d'un endroit à l'autre. Certaines régions sont pleines de morphes argentés, tandis que d'autres en manquent clairement. Une étude a examiné près de 10 000 enregistrements de ces papillons et a découvert qu'en se déplaçant vers le nord, les morphes argentés deviennent moins courants. Cela mène à une réalisation fascinante : les papillons pourraient être influencés par leur environnement local d'une manière qu'on ne comprend pas complètement.

Dans le sud-est de l'Oregon et le nord du Nevada, par exemple, les morphes non argentés sont assez populaires, tandis que les zones voisines en voient moins. Cela suggère que les papillons dans certains habitats suivent leur propre chemin, indépendamment des tendances de population plus larges. Les scientifiques ont tenté de relier ces fréquences de morphes à des facteurs environnementaux comme la lumière du soleil et la température, mais les associations étaient étonnamment faibles. Il semble que les conditions locales ou les dynamiques de population uniques jouent un rôle important dans les apparences de ces papillons.

La génétique derrière l'éclat

Plus sexy que les rumeurs de transfert d'un club de foot : l'héritage génétique de l'argenture chez ces papillons est dominé par des règles simples. Le trait argenté est un trait récessif rare, ce qui signifie qu'il faut deux copies du gène argenté pour voir le scintillement. Les scientifiques ont mené des expériences de reproduction contrôlée, ce qui a conduit à la réalisation que l'argenture est liée à un seul emplacement sur le chromosome 14.

En examinant les Gènes de ces papillons, les chercheurs ont identifié une section spécifique de l'ADN qui correspond à la présence d'écailles argentées. Cette section se trouve près d'un gène appelé optix, connu pour son rôle dans la couleur et le motif des papillons. Plus précisément, il affecte comment les papillons développent leurs écailles d'ailes. La magie opère lorsque les morphes argentés ont des SNP (polymorphismes nucléotidiques simples) qui diffèrent de ceux des non argentés. Pensez à ces SNP comme de petits interrupteurs qui contrôlent l'usine de couleur dans les écailles d'ailes.

Optix : Le maître switch des papillons

Maintenant, parlons d'optix. Ce gène est la superstar des motifs d'ailes de papillon. C'est comme le directeur d'un défilé de mode, s'assurant que tout a l'air juste. Quand optix est actif, il aide à produire certains pigments qui mènent à des couleurs vives. Étonnamment, il empêche aussi la formation d'écailles argentées. Dans les morphes non argentés, le gène optix semble faire son travail plus efficacement, permettant à ces belles taches beiges de briller au lieu de l'Argent.

En termes simples, si optix devait partir en vacances, les écailles argentées prendraient le devant de la scène. Cela signifie que le gène n'est pas seulement responsable de l'ajout de couleur, mais aussi de la limitation d'autres couleurs ou motifs.

Le rôle de l'environnement et de l'évolution

Les fréquences variées des morphes argentés et non argentés dans différentes régions suggèrent un certain drame évolutif. Il semble qu'il y ait des forces en jeu qui maintiennent cette variété génétique. Dans certaines zones comme les montagnes Cascade et Klamath, l'état récessif argenté est presque la vedette du spectacle, tandis que d'autres populations présentent un mélange de morphes argentés et non argentés.

Les recherches suggèrent que l'allèle non argenté montre des signes de "sweeps sélectifs", ce qui signifie qu'il a un avantage génétique dans certains environnements. En termes plus simples, c'est comme voir une équipe gagner régulièrement dans un sport. Les scientifiques ont vérifié le gène optix pour des signes de ces sweeps sélectifs et les ont trouvés dans des populations où les morphes non argentés sont courants.

Le mystère de l'introgression

Mais attendez, il y a plus ! Il s'avère que Speyeria mormonia n'est pas le seul papillon en ville. Il partage ses habitats avec des espèces liées, comme Speyeria hydaspe, qui n'a que le look non argenté. Parfois, ces papillons mélangent les gènes et produisent des hybrides. Cela peut mener à des Allèles non argentés se faufilant dans le pool génétique de Speyeria mormonia.

Les chercheurs ont utilisé un test sophistiqué pour vérifier si ces papillons partageaient leurs gènes. À leur grande joie, ils ont trouvé des preuves de flux génétique entre S. mormonia et S. hydaspe. Pensez-y comme des papillons échangeant des astuces de beauté : des allèles non argentés se faufilaient dans la population de S. mormonia, augmentant leurs fréquences non argentées.

La grande image : adaptation et répétabilité de l'évolution

Quelle est la leçon de tout ce drame des papillons ? La génétique derrière l'adaptation peut être étonnamment prévisible. L'histoire du gène optix ne s'arrête pas simplement à S. mormonia. D'autres lignées de papillons ont également montré que des changements dans ce même gène entraînent des variations dans les motifs de couleur.

C'est comme une chanson populaire reprise par plusieurs artistes dans différents styles. Bien que les genres puissent changer, la mélodie sous-jacente reste la même. Dans ce cas, optix est la mélodie accrocheuse qui mène à divers effets magnifiques.

Maintenant, les chercheurs se demandent combien de fois cela se produit dans la nature. Des gènes similaires continuent-ils d'apparaître pour créer de nouvelles couleurs et motifs dans différentes espèces ? La réponse pourrait bien être oui.

Les questions sans réponse

Malgré toutes ces découvertes, il reste encore des mystères à résoudre. Par exemple, quel rôle jouent les taches argentées et non argentées dans la vie quotidienne de ces papillons ? Sont-elles utilisées pour flirter, ou sont-elles simplement pour le camouflage ? Plus de recherches sont nécessaires pour comprendre les fonctions écologiques des motifs d'ailes et comment ils interagissent avec les prédateurs et les partenaires.

Conclusion

Dans le grand schéma des choses, l'histoire de Speyeria mormonia et son polymorphisme argenté ajoute une couche à notre compréhension de l'évolution des papillons. C'est une danse vibrante de génétique, d'environnement et d'adaptation. Bien que ces papillons puissent sembler délicats, leur histoire n'est pas si simple. Qui aurait cru que de si créatures colorées portaient en elles une saga de survie et de changement ?

Et la prochaine fois que tu aperçois un papillon passer, prends un instant pour apprécier non seulement sa beauté mais aussi la complexité derrière ces ailes éblouissantes. Après tout, dans le monde des papillons, il ne s'agit pas seulement d'avoir l'air bien, mais aussi de jouer le jeu évolutif à merveille !

Source originale

Titre: Genetic basis of an adaptive polymorphism controlling butterfly silver iridescence

Résumé: Identifying the genes and mutations that drive phenotypic variation and which are subject to selection is crucial for understanding evolutionary processes. Mormon Fritillary butterflies (Speyeria mormonia) exhibit a striking wing color polymorphism throughout their range: typical morphs bear silver spots on their ventral surfaces, and can co-occur with unsilvered morphs displaying a dull coloration1. Through genome-wide association studies in two polymorphic populations, we fine-map this difference in silvering to the 3 region of the transcription factor gene optix. The expression of optix is confined to the unsilvered regions that surround the spots, and these patterns are transformed to a silver identity upon optix RNAi knockdown, implicating optix as a repressor of silver scales in this butterfly. We show that the unsilvered optix haplotype shows signatures of recent selective sweeps, and that this allele is shared with the monomorphic, unsilvered species Speyeria hydaspe, suggesting that introgressions facilitate the exchange of variants of adaptive potential across species. Remarkably, these findings parallel the role of introgressions and cis-regulatory modulation of optix in shaping the aposematic red patterns of Heliconius butterflies2-7, a lineage that separated from Speyeria 45 million years ago8. The genetic basis of adaptive variation can thus be more predictable than often presumed, even for traits that appear divergent across large evolutionary distances. O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=199 SRC="FIGDIR/small/628425v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (112K): [email protected]@982c74org.highwire.dtl.DTLVardef@8e90b3org.highwire.dtl.DTLVardef@1bddf3c_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG Graphical Abstract C_FIG

Auteurs: Luca Livraghi, Joseph J. Hanly, Ling Sheng Loh, Albie Henry, Chloe M.T. Keck, Vaughn M. Shirey, Cheng-Chia Tsai, Nanfang Yu, Steven M. Van Belleghem, W. Mark Roberts, Carol L. Boggs, Arnaud Martin

Dernière mise à jour: 2024-12-17 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.13.628425

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.13.628425.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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