蝴蝶1.2亿年反复用同两个基因演化警戒色

蝴蝶1.2亿年来反复借助同两个基因演化

根据周三发表于《PLOS Biology》的一项研究，亲缘关系相距甚远的蝴蝶和蛾类，在长达1.2亿年的演化历程中，反复借助同一对基因独立演化出了几乎相同的警戒色图案。这一发现表明，进化或许远比科学家此前所认为的更具可预测性。

共同的基因“作弊手册”

由约克大学和韦尔科姆桑格研究所的研究人员领衔的一支国际团队，对南美洲雨林中数种蝴蝶和飞蛾进行了研究。这些物种的翅膀具有极为相似的图案，用以向天敌警示自身的毒性——这一现象被称为拟态。尽管这些物种在演化上相距甚远，研究中的七个蝴蝶谱系和一种昼行性飞蛾，却都依赖相同的两个基因——ivory 和 optix——来产生警戒色。

负责拟态的基因变化并非发生在基因本身，而是发生在调控“开关”上——即控制基因何时、如何开启或关闭的非编码DNA区域。在其中一个案例中，该飞蛾物种采用了一种DNA倒位机制，将一大段DNA片段反向翻转，这一策略与研究中某蝴蝶物种所使用的方式几乎如出一辙。

确认关联

韦尔科姆桑格研究所与剑桥大学的共同第一作者伊娃·范德海登博士表示，研究团队不止于关联性研究，更进一步验证了他们的发现。“我们还证明，通过基因改造使该基因失活，实际上能将蝴蝶翅膀的颜色从橙黑色变为黄色，”她说。该基因在蛹期的表达情况能够预测成虫的翅膀图案，这为研究结论提供了进一步的佐证。桑格研究所

本研究建立在早期工作的基础之上——此前的研究已将 ivory 和 optix 确定为鳞翅目昆虫翅膀图案变异的热点基因位点。而这项新研究迄今最为全面地证明了：在如此漫长的演化时间尺度上，这些基因被反复征用的现象确实存在。

可预测的演化规律

约克大学资深作者Kanchon Dasmahapatra教授表示：“蝴蝶和蛾类自恐龙时代起，便一再借助相同的遗传机制，演化出相似的色彩图案。”韦尔科姆桑格研究所的Joana Meier教授补充道，这些警戒色之所以显得“尤为理想”，是因为“在长达1.2亿年的时间里，这些色彩图案所依赖的遗传基础高度保守，因此演化出相同图案似乎相当容易”。

研究人员表示，这一发现有助于科学家预测物种如何应对环境变化或气候变化，因为自然界的演化似乎遵循着特定的约束路径，而非纯粹依赖偶然。