นักวิทยาศาสตร์ติดตามการเปลี่ยนแปลงของ DNA เบื้องหลังตัวอย่างการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่มีชื่อเสียงจากการปฏิวัติอุตสาหกรรม
การศึกษาอิสระสองชิ้นแนะนำว่าผีเสื้อกลางคืนและผีเสื้อลอกเลียนแบบเป็นหนี้ความสามารถในการเปลี่ยนสีปีกของพวกมันเป็นยีนเดียว
นักวิจัยรายงานออนไลน์ในวันที่ 1 มิถุนายนในNatureว่าการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในส่วนหนึ่งของ ยีนคอร์ เทกซ์ที่ไม่สร้างโปรตีนทำให้ปีกสีเทาที่มีจุดของผีเสื้อกลางคืนเป็นสีดำ ความหลากหลายทางพันธุกรรมใน DNA ที่กระจายตัวและรอบๆยีนcortex ยังช่วยให้ ผีเสื้อHeliconius ที่อร่อยบางสายพันธุ์ เลียนแบบสายพันธุ์ที่ไม่อร่อย และหลีกเลี่ยงการถูกนักล่ากิน ทีมนักวิทยาศาสตร์ชุดที่สองรายงานเช่นกันในวันที่ 1 มิถุนายนในNature
ในนิทานวิวัฒนาการที่มักมีคนพูดถึงกันบ่อย การเปลี่ยนสีของผีเสื้อกลางคืนเริ่มขึ้นเมื่อโรงงานในอังกฤษเริ่มทำให้ท้องฟ้ามืดลงด้วยควันถ่านหินระหว่างการปฏิวัติอุตสาหกรรมในปี ค.ศ. 1800 นักธรรมชาติวิทยาชาววิกตอเรียสังเกตเห็นว่า แมลงเม่าพริกไทยดำรูปแบบใหม่ที่ค้นพบใหม่ ( Biston betularia )ผสมเข้ากับพื้นหลังที่ปกคลุมไปด้วยเขม่า แมลงเม่า ไทปิก้าสีอ่อนซึ่งไม่มีการกลายพันธุ์นั้นถูกนกหยิบออกมาอย่างง่ายดาย ภายในปี 1970 แมลงเม่าพริกไทยเกือบ 99 เปอร์เซ็นต์มีสีดำในบางท้องที่ เมื่อมลพิษทางอากาศลดลงในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 นกมอดสีดำก็มองเห็นได้ชัดเจนขึ้น เป็นผลให้ แมลงเม่าคาร์ โบ นาเรี ยหายาก
Paul Brakefield นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการแห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษกล่าวว่า “สิ่งนี้เริ่มคลี่คลายอย่างชัดเจนว่าการกลายพันธุ์ดั้งเดิมทำให้เกิด … แมลงเม่าที่การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นที่ชื่นชอบ” ในช่วงหลายศตวรรษที่ผ่านมา “มันเพิ่มองค์ประกอบใหม่และน่าตื่นเต้นให้กับเรื่องราว”
การเปลี่ยนแปลงรูปแบบปีกของผีเสื้อและผีเสื้อกลางคืนแบบพริกไทยเป็นตัวอย่างในหนังสือเรียนเกี่ยวกับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ แต่รายละเอียดระดับโมเลกุลที่อยู่เบื้องหลังการดัดแปลงนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์หลุดพ้นจากการเป็นนักวิทยาศาสตร์มานานหลายทศวรรษ ในปี 2011 นักวิจัยได้ติดตามลักษณะเฉพาะไปยังบริเวณของโครโมโซมที่ทุกสายพันธุ์มีเหมือนกัน ( SN: 5/7/11, p. 11 ; SN: 9/24/11, p. 16 ) ยีนใดจากหลายยีนในภูมิภาคนั้นที่อาจมีความรับผิดชอบยังคงเป็นปริศนา
ในผีเสื้อกลางคืนชนิดพริกไทย
บริเวณที่สนใจขยายออกไปมากกว่า 400,000 เบสของ DNA และมี 13 ยีนและไมโครอาร์เอ็นเอ 2 ตัว Ilik Saccheri นักพันธุศาสตร์วิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัยลิเวอร์พูลในอังกฤษกล่าวว่า “ไม่มียีนใดๆ ที่ส่งเสียงร้องถึงคุณว่า ‘ฉันเกี่ยวข้องกับการสร้างลวดลายปีก’
Saccheri และเพื่อนร่วมงานเปรียบเทียบบริเวณนั้นกับผีเสื้อกลางคืนตัวหนึ่งและตัวเมียทั่วไปสามตัว นักวิจัยพบสถานที่ 87 แห่งที่ผีเสื้อกลางคืนสีดำแตกต่างจากผีเสื้อกลางคืนสีอ่อน ความแตกต่างส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเบสดีเอ็นเอเดี่ยว ซึ่งเป็นสารเคมีที่เก็บข้อมูลในดีเอ็นเอ ตัวแปรทางพันธุกรรมดังกล่าวเรียกว่า SNPs สำหรับ single nucleotide polymorphisms ความแตกต่างประการหนึ่งคือการแทรก DNA ที่มีความยาว 21,925 เบสเข้าไปในบริเวณนั้น ดีเอ็นเอชิ้นใหญ่นี้มีสำเนาขององค์ประกอบที่สามารถเคลื่อนย้ายได้หรือยีนกระโดดหลายชุด องค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้คือชิ้นส่วน DNA คล้ายไวรัสที่คัดลอกและแทรกตัวเองเข้าไปใน DNA ของโฮสต์
โดยการตรวจสอบ DNA ของแมลงเม่าทั่วไปอีกหลายร้อยตัวและแยกการกลายพันธุ์ออกทีละตัว ทีมงานจึงลงเอยด้วยผู้สมัครเพียงรายเดียว นั่นคือ องค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ขนาดใหญ่ที่ตกลงไปในยีนคอร์เทกซ์ แต่ยีนกระโดดไม่ได้เข้าไปใน DNA ที่เข้ารหัสโปรตีน แต่กลับเข้าสู่อินตรอน ซึ่งเป็น DNA ส่วนที่ถูกตัดออกหลังจากที่ยีนถูกคัดลอกไปยัง RNA และก่อนที่จะสร้างโปรตีน
ยีนกระโดดขึ้นครั้งแรกใน คอร์ เทกซ์อินตรอนประมาณปี พ.ศ. 2362 นักวิจัยคำนวณจากการวัดทางประวัติศาสตร์ว่าลักษณะทั่วไปเป็นอย่างไรตลอดประวัติศาสตร์ ช่วงเวลาดังกล่าวทำให้การกลายพันธุ์ประมาณ 20 ถึง 30 ชั่วอายุคนสามารถแพร่กระจายไปทั่วประชากรก่อนที่ผู้คนจะรายงานการพบเห็นผีเสื้อกลางคืนในปี พ.ศ. 2391 เป็นครั้งแรก Saccheri และเพื่อนร่วมงานพบองค์ประกอบที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ใน 105 จาก 110 แมลงเม่าคาร์โบนาเรียที่จับได้ในป่าและไม่มี 283 typicaแมลงเม่าทดสอบ ผีเสื้อกลางคืนอีกห้าตัวที่เหลือเป็นสีดำเนื่องจากความแปรปรวนทางพันธุกรรมอีกตัวที่ไม่รู้จัก
ในทำนองเดียวกัน Nicola Nadeau นักพันธุศาสตร์วิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัยเชฟฟิลด์ในอังกฤษ และเพื่อนร่วมงานได้สำรวจฐานดีเอ็นเอมากกว่า 1 ล้านฐานในผีเสื้อเฮ ลิโคเนียสแต่ละสายพันธุ์จากห้าสายพันธุ์ นักวิจัยกำลังมองหาตัวแปรทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับการมีหรือไม่มีแถบสีเหลืองบนปีก
ทีมของ Nadeau พบ 108 SNP ใน ผีเสื้อ H. erato favorinus ทั้งหมด ที่มีแถบสีเหลืองบนปีกหลังของพวกมัน SNPs ส่วนใหญ่อยู่ใน introns ของ ยีน cortexหรือนอกยีน ผีเสื้อที่ไม่มีแถบสีเหลืองไม่มี SNP เหล่านั้น
พบการเปลี่ยนแปลงของ DNA อื่น ๆ เพื่อวาดแถบสีเหลืองบนปีกของผีเสื้อเฮลิโคเนียสหลายสายพันธุ์ซึ่งบ่งชี้ว่าวิวัฒนาการได้กระทำการหลายครั้งกับยีน คอร์ เทกซ์ โดยให้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน
โรเบิร์ต รีด นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ กล่าวว่า การค้นพบยีนเดียวกันนี้ส่งผลต่อรูปแบบปีกของผีเสื้อและแมลงเม่าสนับสนุนแนวคิดที่ว่ายีนบางตัวเป็นจุดร้อนของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
