基因“画笔”绘出绚烂花纹

不同种袖蝶翅膀花纹的多种组合

科技日报北京1月31日电 （记者常丽君）研究进化的一个重要目标是，当生物中出现一种新的形态结构，找到其背后的基因变化。据英国剑桥大学官网近日消息，该校科学家通过对多种亚马孙袖蝶做基因测序分析发现，控制它们翅膀上不同条纹和斑点的基因开关各自独立，而且不同袖蝶都有这些基因开关，就像一种基因“画笔盒”，能通过异种交配来产生新花纹。

对于进化而言，种间基因交换非常重要，人类也曾发生过这类交换，可能正是这些交换帮我们在高纬度地区生存下来。在蝴蝶中，交换翅膀花纹模式能让不同蝴蝶拥有相同的示警信号，抵御它们的天敌，这种现象也叫拟态。袖蝶翅膀的花纹常见为两种模式结合，前翅为一对丹尼斯红斑，后翅为像扇子似的放射形红纹。

研究人员对17种142只袖蝶做了测序，对比了它们的DNA数据，一直追溯到近200万年前，研究它们前后翅的两个花纹区域是怎样结合的。他们发现，虽然这些花纹的基因开关彼此相邻，却可以独立操作。从近200万年前那次偶然杂交的位点开始，每种花纹开关只进化过一次，且所有袖蝶都有这些开关。

参与该研究的剑桥大学动物学系教授克里斯·吉金斯说，蝶翅上不同的色块由不同的基因开关控制，可以独立打开或关闭。而这些开关在各种袖蝶中都有，通过不同组合就能产生新的花纹。通过鉴别各基因开关与花纹多少、何时进化、如何分化之间的关系，能绘出袖蝶物种进化树，显示它们的种间色彩跨越。

另一位研究人员、剑桥大学动物学系的理查德·沃班克说，这种进化“画笔”的关键是每个基因开关都是独立的，而开关控制的基因相同，每次编码同一种蛋白质。由于开关独立，它们更细微也更强大，允许进化上的修修补补而不影响控制脑和眼睛的基因部分。这种模块化意味着开关很小一片基因就能在蝴蝶翅膀上产生某种花纹，就像一种基因画笔盒。