吃胖點還是好看點？看雌性蝴蝶如何抉擇

雄性，橙色雌性和阿爾巴雌性豆粉蝴蝶（從左到右）。

當你漫步在花園裡時，你有沒有想過為什麼蝴蝶如此美麗和多樣的顔色？瑞典斯德哥爾摩大學的進化生物學家最近通過分析大腸杆菌中的橙色和白色個體，發現了橙白色開關的位置和關鍵組成部分，發表在《自然通訊》雜志上。

在大多數豆粉蝴蝶中，所有雄性和大多數雌性蝴蝶都是橙色或黃色的，但有些是白色的。白色雌性蝴蝶，被稱為Alba，在每一代中都很常見，占雌性的5%至30%。但由于橙色/黃色的翅膀是識别配偶的重要信号，科學家推測阿爾巴雌性蝴蝶應該處于劣勢。近一個世紀以來，科學家們一直在探索為什麼阿爾巴雌性蝴蝶在蝴蝶種群中産生和維持。

以前對豆粉蝴蝶的研究發現，橙色雌性将能量資源轉化為合成色素，而阿爾巴雌性則将這些資源從色素生産重新配置設定到其他發育過程中。由于這種重新分布，阿爾巴雌性蝴蝶被認為比橙色雌性蝴蝶具有更高的脂肪含量和生育能力。然而，雄性更喜歡與橙色雌配，這應該是阿爾巴雌性付出的代價。盡管以前的研究已經确定了許多在野外保持顔色多态性的生物和非生物因素，但其遺傳基礎仍然未知。

為了了解阿爾巴雌性蝴蝶的産生機制，斯德哥爾摩大學的科學家使用了不同的研究方法。首先，為了确定導緻白化病的基因區域，研究人員對大腸杆菌的基因組進行了測序，發現了與顔色差異相關的單個基因區域，并在該區域中發現了一種特定于阿爾巴雌性蝴蝶的轉座因子，該轉座因子位于稱為BarH-1的基因附近，該基因先前發現在果蠅眼睛中色素顆粒的發育中起重要作用。而阿爾巴翅膀上的色素顆粒比橙色雌性少得多。然後，研究人員使用抗體染色來檢測發育中的翅膀中是否存在BarH-1。研究發現，BarH-1蛋白僅在氡發育的早期階段存在于阿爾巴雌性蝴蝶翅膀鱗片的細胞中，這表明BarH-1可能通過抑制色素顆粒的形成在橙白色的顔色轉換中發揮作用。

為了測試這種功能預測，研究人員使用CRISPR / Cas9基因編輯來産生敲除BarH-1的嵌合體。這些嵌合的雌性蝴蝶有白色和橙色的嵌合翅膀。進一步的研究發現，橙色鱗片比白色鱗片具有更多的色素顆粒，類似于正常的橙色蝴蝶翼鱗片。這些發現表明，鳍鱗建構細胞中的BarH-1通過抑制色素顆粒的形成産生白色，但這不會發生在雄性或橙色雌性中。

以前的研究表明，相同的機制導緻所有蝴蝶物種的漂白。為了驗證這一預測，研究人員檢查了北美物種Colias eurytheme的白化雌性是否也含有較少的色素顆粒，并發現這是真的，這表明BarH-1抑制了色素顆粒的形成，并且不僅限于雲黃色的蝴蝶。其他研究表明，阿爾巴雌性比橙色蝴蝶有更多的腹部脂肪儲備，這與之前對橙白色蝴蝶的研究一緻。這些結果表明，所有豆粉蝴蝶的白化病因可能是相同的，但這需要在更多物種中進一步研究。

基于這些發現，研究小組認為，豆粉蝴蝶使用簡單的Y型再分布模型來減少色素顆粒的形成，進而減少色素沉着，允許更多的資源自由用于其他發育過程，進而保證了每一代阿爾巴雌性蝴蝶的比例。然而，在其他組織或發育期，與Alba相關的生理成分也可能受到BarH-1或插入轉位因子周圍的其他基因的影響。此外，插入點附近的其他突變也可引起這些特征。然後，研究人員将測試這些替代假設，并确定Alba表型在豆粉蝴蝶屬中是否具有單一的遺傳基礎。

合輯：花評：西摩 編輯：張萌

期刊來源：自然通訊

期刊編号：2041-1723

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