小孩发现一条胖毛毛虫，并将毛毛虫放到装有小树枝和树叶的罐子里养起来，有一天，他发现毛毛虫不见了，只见一个巧妙但明显没有生命的东西挂在小树枝上，这对小朋友来说太神奇了，可对昆虫来说这是生命的一个特定时刻。
当罐子被遗忘不久，玻璃壁的轻轻碰击声又会唤起孩子们的新关注：罐子里有一只翅膀易碎的蝴蝶或一只具条纹触角的暗蛾。
这些转变是如此惊人，以致孩子们会有一种敬畏的反应。
那么，昆虫如何能这样彻底地重构自己，以致于它们不止一次而是多次地以完全不同的外表出现？
圣路易斯华盛顿大学艺术与科学学院的生物学教授Ian Duncan和生物影像学院的主任和研究员Dianne Duncan对果蝇开展了研究，并在最新一期PNAS上给出了部分答案。
困惑的问题
果蝇主要经过三个阶段：幼虫、蛹和成虫。早期研究已表明，幼虫和成虫可通过相同信号系统或生化链而来定型，这个系统将细胞表面受体信号传递至细胞核内的目标基因。
科学家不能理解的是，这个相同信号系统如何能在一种情况下编辑幼虫形成，而在另一种情况下又编辑成虫形成。
Ian Duncan和Dianne Duncan，与马萨诸塞州医学院Eric Baehrecke博士、本科生Xiaochun (Joanna) Mou一起合作研究，指出一个只在蛹阶段表达的基因更改了这个信号系统，因此它们活化了另一套目标基因，而且这套目标基因在早期阶段时是被排除在外的。
这个基因通过一个甾体激素自我控制，其中此甾体激素可打开许多其他基因。因此，激素触发昆虫蜕变，就象激素触发的人青春期一样。
彻底改变
在2011年，剑桥大学科学家Michael Akam 和Anastasios Pavlopoulos在PNAS上发表了一篇论文，文中叙述了当他们人为地打开一个调节苍蝇不同阶段蜕变的基因时所发生的事情。
通过检测基因产物活性，他们发现调节基因在蜕变不同阶段精细地增加或减少成百上千种下游基因的表达。但是，在蜕变不同阶段也打开不同的下游基因。
他们发现了870个这样的基因，在这些基因中，大约200个在幼虫阶段被诱导，在蛹阶段有400多个，成虫阶段有350个，但是每一阶段所控制的基因几乎完全不同。因此，从一阶段到下阶段，出现了整体改变的规则。
这好比两个队正在踢球，正在半场时裁判出来发布一套新规则。相同的队员、相同场地且相同目标，但是是被要求打曲棍球而不是足球。规则不同，游戏也就不同。
这需要更多的研究来了解这种信号通路重置是如何发生的。
两个开关
Ian Duncan和Dianne Duncan集中研究了E93基因，它是一个只在蛹阶段类固醇打开的基因。这个基因是蛹内新结构的所有图案定型和制造所必需的，但在形成成虫中不发挥任何作用。
为了详细了解E93在苍蝇中所做的一切，选择一个简单的、众所周知的图案过程：激活靶基因Distal-less，这个基因可在苍蝇腿刷毛苞片的附近生成黑点图案。
通过表皮生长因子受体（EGFR）信号通路来激活目的基因，EGFR信号通路普遍存在于苍蝇全身各处，被用于不同时间的不同事件中。
实验结果表明，E93和EGFR信号都是打开目的基因Distal-less所必需的。E93确定Distal-less打开的时间，EGFR信号则确定打开的位置。这两个开关确保目标基因只在正确时间与正确地点激活。
错误时间打开苞片
正如两个开关的观点所表明的，在错误时期通过人为打开E93或EGFR信号来激活Distal-less是不可能的。只有E93和EGFR信号同时打开才能激活 Distal-less。
如果E93和EGFR信号都活化了，Distal-less基因将打开，即使是在错误的时间。
E93能使细胞执行与蛹阶段中相同的行为，即使这些细胞不处于蛹阶段。但E93基因说现在正是时候，这些细胞就得这样做。
苞片和大脑
苞片不很性感，事实上没人知道它们用来做什么用。他们只是一个方便研究的解剖特征。
下一步计划是研究E93对果蝇大脑的影响。
现在已清楚地知道E93基因强烈影响蛹阶段的大脑重构。假设E93正在神经中枢中执行的事情是它在腿部正在做着的同样事情，那么它就正在影响基因的反应性。
这里又有一个与人体生理学的类比。青春期中不仅额叶重构，也往往表现出诸如双相性精神障碍和精神分裂症一样的疾病。
有一个E93的人源同系物，它称为LCOR（配体依赖性协同阻遏物），也参与了类固醇信号。科学家虽然还不知道LCOR生物学功能，但他们可能会很快观察到。（生物谷bioon.com）
doi:10.1073/pnas.1117559109
PMC:
PMID:
Control of target gene specificity during metamorphosis by the steroid response gene E93
X. Mou, D. M. Duncan, E. H. Baehrecke, I. Duncan
Hormonal control of sexual maturation is a common feature in animal development. A particularly dramatic example is the metamorphosis of insects, in which pulses of the steroid hormone ecdysone drive the wholesale transformation of the larva into an adult. The mechanisms responsible for this transformation are not well understood. Work in Drosophila indicates that the larval and adult forms are patterned by the same underlying sets of developmental regulators, but it is not understood how the same regulators pattern two distinct forms. Recent studies indicate that this ability is facilitated by a global change in the responsiveness of target genes during metamorphosis. Here we show that this shift is controlled in part by the ecdysone-induced transcription factor E93. Although long considered a dedicated regulator of larval cell death, we find that E93 is expressed widely in adult cells at the pupal stage and is required for many patterning processes at this time. To understand the role of E93 in adult patterning, we focused on a simple E93-dependent process, the induction of the Dll gene within bract cells of the pupal leg by EGF receptor signaling. In this system, we show that E93 functions to cause Dll to become responsive to EGF receptor signaling. We demonstrate that E93 is both necessary and sufficient for directing this switch. E93 likely controls the responsiveness of many other target genes because it is required broadly for patterning during metamorphosis. The wide conservation of E93 orthologs suggests that similar mechanisms control life-cycle transitions in other organisms, including vertebrates.
