控制翅膀颜色和图案的蝴蝶超基因的秘密

许多蝴蝶会模仿其他物种形成翅膀图案,以保护自己免受捕食者的侵害。虽然像翅膀这样复杂的身体部位的生长涉及许多基因,但同一事物的两个版本之间的差异(例如不同颜色的翅膀)通常是由一个基因位置的变异控制的。

来源:英国物理学家网首页
雌性燕尾蝴蝶(左)的翅膀上有额外的橙色斑点和不同的形状,以模仿对捕食者有毒的物种,而雄性(右)则在黑色背景上有一组标准的白色斑点。图片来源:Grant Czadzeck,芝加哥大学

许多蝴蝶会模仿其他物种形成翅膀图案,以保护自己免受捕食者的侵害。虽然像翅膀这样复杂的身体部位的生长涉及许多基因,但同一事物的两个版本之间的差异(例如不同颜色的翅膀)通常是由一个基因位置的变异控制的。

芝加哥大学科学家在《美国国家科学院院刊》上发表的一项新研究剖析了一种名为“双性”的“超基因”的内部运作机制,该基因帮助一种燕尾蝴蝶(Papilio alphenor)模仿其他对捕食者有毒的远亲物种的翅膀图案。

已发布 美国国家科学院院刊 超基因 翅膀图案

利用现代基因组测序技术和 CRISPR 等实验工具来研究双性的进化和功能,研究人员展示了超基因如何通过与调节自身表达的其他遗传元件连接来获得控制翅膀模式的能力。

遗传元素
Nicholas VanKuren 和 Marcus Kronforst 讨论了双性超基因如何控制蝴蝶的翅膀图案模仿。图片来源:Grant Czadzeck,芝加哥大学

“这些蝴蝶的雄性和雌性可以具有完全不同的颜色模式,但基因组几乎相同,但不知何故,一段 DNA 编码了这些不同的表型,”芝加哥大学生态与进化系的研究科学家、该研究的主要作者 Nicholas VanKuren 博士说。

“这项研究的伟大之处在于,我们不仅确定了该基因的两个版本之间的差异,而且还确定了这些差异如何影响基因的功能以及打开或关闭这些翅膀图案。”

剖析超基因

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