
科技日报(2011年8月15日)——关于蝴蝶怎样改变其蝶翼上图案来模仿临近物种以避免被鸟类捕食的奥秘,已经被由欧洲科学家们组成的团队解决。这一研究已在2011年8月14日的《自然》杂志上发表。
最伟大的进化论思想家们,包括Wallace,Bates以及Darwin,都想知道为什么有些蝴蝶对于鸟类不仅口感不好,而且还演化出相同模式的身体警告色。现在,由法国国家科学研究院(Muséum National d'Histoire Naturelle, Paris)和英国埃克赛特大学(the University of Exeter)领导的研究者们第一次演示了蝴蝶是如何使用这一被称为“米勒拟态”的绝招。
此项研究得到了生物技术和生物科学研究理事会(BBSRC)的资助,研究主要集中在亚马孙物种中的一种热带蝴蝶,它在热带雨林中的“单一据点”中模仿其它几种蝴蝶。因此,一种热带蝴蝶可以有许多不同的和其他几种蝴蝶相似的蝶翼。就像君王斑点蝶的亲属Melinaea,让鸟类觉得很难吃。这是一种伪装行为,帮助他们躲避捕食者。
研究人员们找到了H.numata蝴蝶体内控制蝶翼上图案形成的染色体区域,并对其进行了测序。蝴蝶翅膀上的图案变化由单一染色体上的一个区域控制,包含几个基因控制的不同格局的元素。作为“次生”,这个群体允许基因联合,这有利于模仿更相似,从而防止某些基因联合产生非模仿模式。正如我们所看到的自然界中的广泛现象:从樱草花的形状到蜗牛壳的颜色和图案。
研究人员发现,这一物种的同一染色体存在三个不同的版本,每个版本控制独特的翼纹形式。由此导致的结果是:尽管具有相同的DNA,蝴蝶还是能让自己看起来与众不同。
“我们自己都被我们的发现震惊了,”在法国国家科学研究院工作的领导这项研究的Mathieu博士如是说。“这些蝴蝶是昆虫世界里的‘变形金刚’。轻弹开关,汽车就能变成机器人,与此不同的是,一个单一的‘基因开关’能够控制这些昆虫演变成几种不同的模仿形式——就像是惊人的科幻小说一样。现在,我们正逐步理解到这个开关是怎样产生了普遍的效果。”
英国埃克赛特大学的教授Richard ffrench-Constant补充道:“几个世纪来,这一现象一直困扰着科学家们——包括达尔文。事实上,这是对模仿行为的原始观测,有助于建立关于自然选择概念的框架。现在,我们有合适的工具,我们能够理解导致这种惊人转变的原因:只需改变仅仅一个基因,蝴蝶便能模仿一系列口感不好的不同蝴蝶,从而糊弄过它的捕食者。”
这种单一的超级基因在其他物种的黑变病中也有重要作用,包括蛾子。2011年4月,由英国利物浦大学领导的研究小组在《自然》杂志上解释了:在19世纪英国工业发达的煤烟环境中,白桦尺蛾如何演进出了黑色翅膀。
“这一超级基因不仅让昆虫们可以相互模仿,例如在Heliconius(一种蝴蝶)种内,还让它们也能模仿工业革命中被烟尘熏黑的背景——这真是进化史上的一座里程碑。”Richard ffrench-Constant教授这样说。
关于通过染色体重排来保持多态次生以控制蝴蝶的模仿行为的研究已发表在《自然》杂志上。
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