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蝴蝶如何得到它的斑点

通过调整一两个基因,康奈尔大学的研究人员改变了蝴蝶翅膀的模式。它不仅仅是一种新的艺术形式,而是了解蝴蝶如何进化的主要线索,也许是对其他物种中的颜色模式 - 以及其他图案和形状 - 的演变。

通过使用CRISPR基因组编辑的新方法,研究人员切下了一种称为spalt的基因,并产生了一种缺乏大圆形标记的蝴蝶,称为眼斑。在另一项实验中,他们移除了一种称为远端的基因并产生了更多更大的眼斑。实验还在机翼设计的其他部分产生了变化。

远端基因特别显示自己是一个万能的杰克基因,在塑造身体的几个部位方面起着重要作用。删除它不仅会导致蝴蝶有额外的眼睛,而是会有更短的腿和触角。

“人们怀疑这些基因与翅膀模式有关,但没有人证明它,”生态学和进化生物学副教授罗伯特·里德说。“它可能需要几十个或几百个基因来制造眼斑,所以发现只需要一两个基因就可以增加或减少这些复杂的模式,这是非常了不起的。它是一个很好的示范动物是如何组装成模块的,很多就像一个模型套件。“Reed和博士后研究员Linlin Zhang在Nature Communications杂志的TK问题上报告了他们的结果。

蝴蝶翅膀模式对进化生物学家特别感兴趣,因为它们提供了一个易于获取的模型,可以自然选择多种可能的变异。“变异是进化的原料,”里德说。CRISPR基因组编辑技术提供了很大的潜力,可以了解他所添加的这种变异。

蝴蝶翅膀设计可以防御捕食者。有些蝴蝶对鸟类有毒(或者可能只是味道不好),鸟类可以学会识别出“我不好吃”的设计。其他蝴蝶已经进化到模仿危险物种。一些蝴蝶和蛾翅膀上的大圆形标记被称为“眼斑”,因为昆虫展开的翅膀可能看起来像一个大而危险的东西的捕食者。设计也影响配合选择。

研究人员与蝴蝶Vanessa cardui合作,被称为“Painted Lady”或“Cosmopolitan”和Junonia coenia,即“Buckeye”。他们的工作得到了国家科学基金会的资助。

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