Китайские молекулярные биологи обнаружили, что жуки-светлячки приобретают светящееся брюшко в результате работы двух генов, AlAbd-B и AlUnc-4, активирующих процесс формирования светоизлучающих клеток фотоцитов и связанных с ними тканей тела насекомых. Выводы ученых были опубликованы в статье в научном журнале Nature Communications.

"Светоизлучающие органы светляков представляют собой уникальные структуры, даже далекие аналоги которых отсутствуют у всех остальных насекомых. Проведенные нами опыты указывают на то, что формированием этих органов у жуков управляют гены AlAbd-B и AlUnc-4. Подавление их работы приводит или к полному предотвращению формирования светоизлучающих органов, или к их дисфункции", - говорится в исследовании.

Открытие было совершено группой китайских молекулярных биологов под руководством доцента Хуачжунского сельскохозяйственного университета Фу Синьхуа при изучении структуры генома светлячков вида Aquatica leii. Они представляют собой относительно редкую разновидность этих жуков, чьи личинки проводят всю свою жизнь в водной среде и питаются другими мелкими беспозвоночными.

Как отмечают Фу Синьхуа и другие исследователи, ученых давно интересует то, как на конце брюшка жуков-светляков возникает так называемый лантерн, специализированный светоизлучающий орган, содержащий в себе клетки-фотоциты. Эти тельца вырабатывают большие количества молекул ферментов из класса люцифераз, которые ускоряют реакции между кислородом и короткими органическими цепочками и излучают часть вырабатываемой энергии в виде света.

Для раскрытия генетических механизмов образования лантернов ученые расшифровали структуру генома Aquatica leii, реконструировали трехмерную форму хромосом в ядрах клеток и проследили за изменениями в активности генов на разных стадиях развития личинок и куколок этих жуков. Это позволило ученым определить те участки ДНК, которые играли важную роль в формировании фотоцитов и выработке люцифераз, а также в образовании других компонентов лантернов.

Оказалось, что ключевую роль в формировании этих органов играло лишь два гена, AlAbd-B и AlUnc-4, "дирижировавшие" активностью десятков других участков ДНК, в том числе и генов, отвечавших за выработку двух ферментов-люцифераз, вырабатывающих свечение в брюшке Aquatica leii. Последующее изучение этих участков генома светляков поможет понять, как эти жуки приобрели способность светиться более 100 млн лет назад, подытожили ученые.

О жуках-светляках

Жуки-светляки представляют собой семейство насекомых, ведущих ночной образ жизни и использующих уникальную для них способность вырабатывать свет для коммуникации с другими особями, в том числе для привлечения внимания особей противоположного пола. Вырабатываемые ими ферменты-люциферазы активно используются при проведении опытов в биологии, из-за чего эти членистоногие существа привлекают большой интерес со стороны ученых.

https://nauka.tass.ru/nauka/20162081