生物谷报道:一项新的研究发现,蝴蝶翅膀上种类繁多的眼状斑纹以及其他的图案,全部是基因表达经过时间选择后的结果。
早在10多年以前,美国北卡罗来纳州杜克大学的发育生理学家Frederik Nijhout就曾提出,鳞翅类的蝴蝶和蛾翅膀上的对称图案,很可能是所有这类昆虫共有的一种进化过程所形成的。他推断,这一过程一旦发生,一些小规模的变异就足以形成在自然状态下能够观察到的大面积的颜色缤纷的图案。很多科学家认为这种想法非常具有吸引力,但是迄今为止,他们并没有找到多少能够支持这一假设的直接证据。如今在7月13日的《流行生物学》上发表的一项研究结果,确定了可能由Nijhout提出的共有进化过程所导致的一系列基因表达。
Nijhout实验室的博士后Robert Reed,以及麦迪逊威斯康星大学的分子生物学家Michael Serfas,利用一种经过染料标记的抗体,对8种鳞翅类昆虫中的两种关键进化基因的表达进行了监控:6种具有对称图形的蝴蝶,以及两种没有这些图形的蛾。在所有的蝴蝶中,当名为Notch和Distal-less的基因被依次激活后,翅膀上的图案随即出现。Reed和Serfas推测,不同种类的蝴蝶在这种以及其他基因的表达中出现的时间选择上的差异,可能正是形成各种眼状斑纹、椭圆形图案,或者布满翅膀的黑色条纹的原因。
英国伦敦大学学院的进化生态学家Jim Mallet对此表示赞同,他认为,Notch和Distal-less基因在所有带有图案的蝴蝶中是很常见的。他说,假如真是这样的话,这项研究就为搞清彩色图案的进化过程迈出了关键的一步。
由于这两种基因在他们研究的两种没有图案的蛾身上并没有表达,因此论文的作者相信,Notch和Distal-less基因的信号途径是在蛾与蝴蝶进化分离后才出现的。然而,布法罗纽约州立大学的发育生物学家Antónia Monteiro却认为,蛾在第一只蝴蝶开始扇动翅膀之前,就已经激活了体内的图案形成系统。她强调,一些低级的鳞翅类的蛾也长有眼状斑纹,科学家将继续研究这些蛾是否也有Notch和Distal-less基因的表达,或者它们是否利用其他的方法获得了这些对称的图案。