Лептири очаравају живописним бојама својих крила, али њихова посебност не завршава се на изгледу – они могу да виде и богатији спектар боја него многи други инсекти. Научници са Универзитета Калифорније у Сан Дијегу открили су генетску промјену која је лептирима омогућила да развију додатни фоторецептор у оку и виде раскошнији спектар боја. Откриће отвара нове могућности за разумијевање начина на који еволуција обликује чула и омогућава живим бићима да се прилагоде свом окружењу.
Многи инсекти виде свијет кроз стотине сићушних сочива која су груписана у видни орган познат као сложено око. Иза сваког сочива налази се група од осам ћелија које детектују свјетлост, распоређених по обрасцу за који научници вјерују да постоји већ стотинама милиона година.
Лептири су риједак изузетак. Они имају девет ћелија које детектују свјетлост, што им омогућава да визуелно доживљавају много богатији свијет боја у поређењу са инсектима попут мува, као и да лакше проналазе нектар и потенцијалне партнере за парење.
Научници са Универзитета Калифорније у Сан Дијегу, који раде у лабораторији Мајкла Перија, ванредног професора на Факултету биолошких наука, открили су генетску промјену која је лептирима омогућила ову предност у виду.
„Лептири виде много шири спектар боја од мува јер су у неком тренутку своје еволуције додали фоторецептор свакој јединици свог сложеног ока — што представља риједак отклон од структуре ока која је код других инсеката остала непромијењена стотинама милиона година“, рекао је Пери, члан Катедре за ћелијску и развојну биологију. „Открили смо генетски прекидач који је то омогућио.“
У студији објављеној у часопису Science Advances, Пери и његови сарадници идентификовали су генетске кораке који су довели до појаве деветог фоторецептора код лептира врсте Vanessa cardui, познате као обични шаренац, једне од најраспрострањенијих врста лептира на свијету.
Док муве имају ћелије осјетљиве на свјетлост, познате као фоторецептори R1–R8, лептири су проширили своју способност разликовања боја тако што су свакој јединици ока додали још један фоторецептор R7, открили су истраживачи.
Како би провјерили да ли је сама та генетска промјена довољна, научници су је вјештачки изазвали код винске мушице (Drosophila). Активирали су ген у ћелијама у којима је он иначе неактиван, и то у кратком периоду током којег се око формира. Тако је настала својеврсна „мува са очима лептира“, чије се очи развијају према обрасцу карактеристичном за лептире, са девет ћелија у свакој јединици ока умјесто уобичајених осам.
Нови детектор свјетлости у оку не би имао много користи ако мозак не би могао да се повеже с њим и обради информације које он пружа. Научници су претпостављали да би додавање новог чулног улаза, попут додатног фоторецептора, захтијевало да мозак постепено еволуира одговарајући неурон који би примао информације са друге стране. Међутим, истраживачи су открили да се то није догодило.
На њихово изненађење, није било потребно никакво додатно еволутивно прилагођавање.
Мозак муве редовно ствара већи број неурона него што му је потребно, а они који не успију да успоставе одговарајуће везе на крају одумиру. Истраживачи су открили да је мозак „муве са очима лептира“ знао како да обради нови фоторецептор користећи додатне, неискоришћене неуроне који су иначе били предодређени да одумру.
„Када смо тим резервним неуронима омогућили да се повежу са нечим, они су преживјели и одмах успоставили одговарајуће неуронске везе, без икаквих додатних генетских промјена“, рекао је Пери. „Другим ријечима, мозак је био спреман прије него што је око то затражило. Ово је риједак и конкретан примјер еволуције која користи неуроне који би иначе одумрли.“
Резултати нове студије пружају увид у то како су инсекти, захваљујући флексибилној организацији мозга, могли да прихвате нове чулне информације и еволутивно се прилагоде новим потребама у свом окружењу — у овом случају, потреби за бољим уочавањем цвјетница.
Истраживачки тим открио је и једног ноћног лептира из породице Sphingidae који, чини се, пролази кроз сличан прелазни процес. Доња половина његовог ока има структуру сличну оној код лептира, са двије такве ћелије у свакој јединици ока, док горња половина задржава структуру карактеристичну за муве, са једном ћелијом. То је приближно оно што би се очекивало уколико је промјена првобитно започела у једном дијелу ока, а затим се постепено проширила.
Научни тим сада истражује додатна, још неразјашњена питања, укључујући и тешко провјерљиво питање да ли „мува са очима лептира“ заиста може да види живописније боје захваљујући додатном фоторецептору, баш као што то могу лептири.
