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蝴蝶通过遗传连接来选择看起来就像它们的伴侣

根据一项新的研究,雄性蝴蝶有一些基因可以让它们对自己具有相似外表的伴侣产生性取向。2月7日在开放获取期刊PLOS Biology上发表的一项研究中,来自剑桥大学的学者团队与巴拿马的史密森尼热带研究所合作,观察了求偶仪式并对来自近300只蝴蝶的DNA进行了测序有多少基因组对它们的交配行为负责。

这是有史以来第一次研究蝴蝶行为的基因组研究之一,它解开了进化的秘密,以帮助解释新物种是如何形成的。科学家对来自哥伦比亚安第斯山脉两侧的两种不同种类的Heliconius蝴蝶进行了测序。Heliconians已经进化为生产他们自己的氰化物,使它们具有高度毒性,并且它们具有鲜明且颜色鲜艳的翅膀,可以作为对潜在捕食者的警告。

剑桥大学的Chris Jiggins教授是该论文的主要作者之一,他说:“以前已经有很多关于在蝴蝶翅膀上寻找颜色模式等基因的研究,但是找到这个基因却更加困难。构成行为变化的基因。

“我们发现的结果非常简单 - 基因组的三个区域解释了他们的许多行为。基因组的一个小区域有一些非常大的影响。”

雄性蝴蝶被引入两个物种的雌性蝴蝶,并根据它们对每个物种的性兴趣水平进行评分。科学家根据男性求爱的分钟数对每个疗程进行评分 - 通过持续徘徊在靠近或积极追逐雌性的情况下表现出来。

与使用香味化学信号识别配偶的许多蝴蝶不同,Heliconians使用它们的远距离视觉来定位雌性,这就是为什么每个物种都有明显的翅膀标记的重要性。

当引入两种物种之间的杂种时,雄性最常表现出对具有与其自身相似标记的配偶的偏好。研究表明,控制翅膀着色的基因组相同区域负责确定对这些相同翅膀模式的性偏好。

位于慕尼黑路德维希马克西米利安大学的论文作者之一理查德·梅里尔博士说:“它解释了为什么杂交蝴蝶如此罕见 - 对类似的伙伴有很强的遗传偏好,这种伙伴主要阻止种间这种遗传结构通过减少与其他物种的混合来促进新物种的长期进化。“

该论文是PLOS Biology共同发表的两篇论文之一;第二项研究调查了包括配偶偏好在内的因素如何阻止同一种蝴蝶之间的遗传混合。他们发现,尽管杂交蝴蝶稀有 - 由于它们不愿相互交配 - 通过杂交在物种之间共享了惊人的大量DNA。这些蝴蝶物种之间的分享比尼安德特人和人类之间的分享多十倍。

来自爱丁堡大学的第二篇论文的作者之一西蒙·马丁博士解释说:“一百多年来,一代中非常少量的杂交种足以显着重塑这些蝴蝶的基因组。”

尽管存在这种遗传混合,但两种物种的独特外观和行为保持完整,并且没有混合。研究人员发现,基因组中有许多区域定义了每个物种,并且这些区域通过自然选择来维持,从而清除了外来基因。特别是,定义蝴蝶性别的基因组部分受到保护,免受种间交配的影响。

与控制交配行为的遗传学一样,这些基因使每种蝴蝶类型能够保持其独特性并有助于确保物种的长期存活。

但这些发现能否转化为其他物种,包括人类?Jiggins教授说:“就行为而言,人类在学习和文化变化方面的独特性是独一无二的,但我们的行为也受到我们基因的影响。对蝴蝶等简单生物的研究可以揭示我们自己的行为如何演变。我们在蝴蝶之间看到的一些基因共享模式也被记录在人类和尼安德特人基因组的比较中,因此我们自己的进化还有另一个联系。“

“接下来我们想知道新行为是如何产生的以及改变行为需要什么样的基因改变。我们已经知道你可以通过编辑基因来制作不同的翼模式。这些研究表明,潜在的新行为可能来自于把不同的基因组合在一起。“

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