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来自研究机构

蝴蝶走不同的路,到达相同的颜色图案

日期:
2019年11月14日
来源:
史密森热带研究所
简介:
一个在巴拿马研究太阳神蝴蝶的国际科学家团队面临着一个谜:从秘鲁到哥斯达黎加,一对不相关的蝴蝶是如何一次又一次地进化出几乎相同的翅膀颜色图案的?答案永远改变了人们对进化的理解。
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完整的故事

一个国际科学家团队与邮差巴拿马史密森尼热带研究所(STRI)的蝴蝶们面临着一个谜:从秘鲁到哥斯达黎加,一对对不相关的蝴蝶是如何一次又一次地进化出几乎相同的翅膀颜色的?答案发表在当代生物学爱博网投领导者永远改变了人们对进化的理解。

“我们的团队是第一个报告说,尽管进化出了相似的颜色图案邮差可能是由类似的力量驱动的——就像捕食者躲避一种特定的蝴蝶一样——导致这种结果的途径是不可预测的,”该论文的第一作者、STRI的博士后研究员卡罗莱纳·孔查说。“这真的让我们感到惊讶,因为它揭示了历史和机遇在塑造导致蝴蝶翅膀模式模仿的遗传途径中的重要性。”

邮差明亮的翅膀颜色向鸟类捕食者发出信号,表明蝴蝶是有毒的。闪亮的雄性翅膀图案向雌性发出信号,表明它们选择了正确的物种进行交配。不知何故,这两种力量,捕食和交配,导致了在安第斯山脉的山谷和山脚隔离的蝴蝶群体中相似的翅膀图案。通过敲除12个不同物种及其变体中的一个名为WntA的基因,研究小组的分子生物学家可以判断一对翅膀模式相同的蝴蝶是否使用相同的遗传途径来为翅膀着色和图案。但事实并非如此。

“想象一下,给两个团队同样的乐高积木,要求他们建造同样的设备,”乔治华盛顿大学蝴蝶Evo-Devo实验室负责人、论文合著者阿诺·马丁(Arnaud Martin)说。“每个团队都以不同的方式完成任务,但最终的结果是一样的。蝴蝶面临着更严峻的挑战:它们建造的翅膀鳞片结构对它们的生存和繁殖能力至关重要。”

几十年来,关于蝴蝶模仿的问题一直吸引着生物学家,但直到大约五年前,才出现了选择性地去除活生物体中单个基因的技术。现在,有了CRISPR/ cas9基因编辑,修补遗传密码变得容易多了。当研究人员敲除像WntA这样的主要图案基因时,它会改变构成蝴蝶翅膀的鳞片的微观结构和颜色,因此,图案也会改变。这项研究提出了许多问题,比如WntA如何与其他基因相互作用,最终形成一个红色或黑色的区域。现在研究小组想知道WntA基因是如何被控制的。

“我们了解到,虽然发育基因(WntA)在大多数蝴蝶翅膀颜色模式的进化中发挥了广泛的作用,但它对蝴蝶翅膀颜色的精确使用并不是完全可以预测的,”波多黎各大学教授、该研究的合著者里卡多·帕帕说。“具有相同翅膀颜色图案的不同物种,如共拟蝴蝶,可以使用不同的分子策略进化。想象一下,同样的音符在不同的乐器上演奏!”

“有些人说巴拿马是一个土著词,意思是蝴蝶丰富,”STRI的研究员兼生态基因组学实验室主任欧文麦克米伦说。“Gamboa的史密森实验室无疑是世界上了解蝴蝶如何进化的最佳场所之一,我们希望有灵感的研究人员能加入我们,继续对这些令人难以置信的美丽生物提出问题。”

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故事来源:

材料所提供的史密森热带研究所注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 卡罗莱纳·孔查、理查德·w·r·沃尔班克、约瑟夫·j·汉利、詹妮弗·芬纳、卢卡·利弗拉吉、埃德加多·圣地亚哥·里维拉、丹尼尔·f·保罗、卡洛斯·阿里亚斯、玛尔塔·巴尔加斯、马努·桑吉夫、科林·莫里森、大卫·田、保拉·阿吉雷、萨布丽娜·费拉拉、杰西卡·福利、卡罗莱纳·帕尔多·迪亚兹、卡米洛·萨拉查、毛里西奥·利纳雷斯、达里·马萨多、布莱恩·a·科特曼、麦克斯韦·j·斯科特、克里斯·d·吉金斯、里卡多·帕帕、阿诺·马丁、w·欧文·麦克米兰。拟Heliconius翼型进化中发育灵活性与决定论的相互作用当代生物学爱博网投领导者, 2019;DOI:10.1016 / j.cub.2019.10.010

引用此页

史密森热带研究所。“蝴蝶会走不同的路,到达相同的颜色图案。”《科学日报》。《科学日报》,2019年11月14日。< www.koonmotors.com/releases/2019/11/191114115924.htm >。
史密森热带研究所。(2019年11月14日)。蝴蝶走不同的路,到达相同的颜色图案。《科学日报》。2023年6月16日检索自www.koonmotors.com/releases/2019/11/191114115924.htm
史密森热带研究所。“蝴蝶会走不同的路,到达相同的颜色图案。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2019/11/191114115924.htm(2023年6月16日访问)。

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