吃胖点还是好看点？看雌性蝴蝶如何抉择

雄性，橙色雌性和阿尔巴雌性豆粉蝴蝶（从左到右）。

当你漫步在花园里时，你有没有想过为什么蝴蝶如此美丽和多样的颜色？瑞典斯德哥尔摩大学的进化生物学家最近通过分析大肠杆菌中的橙色和白色个体，发现了橙白色开关的位置和关键组成部分，发表在《自然通讯》杂志上。

在大多数豆粉蝴蝶中，所有雄性和大多数雌性蝴蝶都是橙色或黄色的，但有些是白色的。白色雌性蝴蝶，被称为Alba，在每一代中都很常见，占雌性的5%至30%。但由于橙色/黄色的翅膀是识别配偶的重要信号，科学家推测阿尔巴雌性蝴蝶应该处于劣势。近一个世纪以来，科学家们一直在探索为什么阿尔巴雌性蝴蝶在蝴蝶种群中产生和维持。

以前对豆粉蝴蝶的研究发现，橙色雌性将能量资源转化为合成色素，而阿尔巴雌性则将这些资源从色素生产重新分配到其他发育过程中。由于这种重新分布，阿尔巴雌性蝴蝶被认为比橙色雌性蝴蝶具有更高的脂肪含量和生育能力。然而，雄性更喜欢与橙色雌配，这应该是阿尔巴雌性付出的代价。尽管以前的研究已经确定了许多在野外保持颜色多态性的生物和非生物因素，但其遗传基础仍然未知。

为了了解阿尔巴雌性蝴蝶的产生机制，斯德哥尔摩大学的科学家使用了不同的研究方法。首先，为了确定导致白化病的基因区域，研究人员对大肠杆菌的基因组进行了测序，发现了与颜色差异相关的单个基因区域，并在该区域中发现了一种特定于阿尔巴雌性蝴蝶的转座因子，该转座因子位于称为BarH-1的基因附近，该基因先前发现在果蝇眼睛中色素颗粒的发育中起重要作用。而阿尔巴翅膀上的色素颗粒比橙色雌性少得多。然后，研究人员使用抗体染色来检测发育中的翅膀中是否存在BarH-1。研究发现，BarH-1蛋白仅在氡发育的早期阶段存在于阿尔巴雌性蝴蝶翅膀鳞片的细胞中，这表明BarH-1可能通过抑制色素颗粒的形成在橙白色的颜色转换中发挥作用。

为了测试这种功能预测，研究人员使用CRISPR / Cas9基因编辑来产生敲除BarH-1的嵌合体。这些嵌合的雌性蝴蝶有白色和橙色的嵌合翅膀。进一步的研究发现，橙色鳞片比白色鳞片具有更多的色素颗粒，类似于正常的橙色蝴蝶翼鳞片。这些发现表明，鳍鳞构建细胞中的BarH-1通过抑制色素颗粒的形成产生白色，但这不会发生在雄性或橙色雌性中。

以前的研究表明，相同的机制导致所有蝴蝶物种的漂白。为了验证这一预测，研究人员检查了北美物种Colias eurytheme的白化雌性是否也含有较少的色素颗粒，并发现这是真的，这表明BarH-1抑制了色素颗粒的形成，并且不仅限于云黄色的蝴蝶。其他研究表明，阿尔巴雌性比橙色蝴蝶有更多的腹部脂肪储备，这与之前对橙白色蝴蝶的研究一致。这些结果表明，所有豆粉蝴蝶的白化病因可能是相同的，但这需要在更多物种中进一步研究。

基于这些发现，研究小组认为，豆粉蝴蝶使用简单的Y型再分布模型来减少色素颗粒的形成，从而减少色素沉着，允许更多的资源自由用于其他发育过程，从而保证了每一代阿尔巴雌性蝴蝶的比例。然而，在其他组织或发育期，与Alba相关的生理成分也可能受到BarH-1或插入转位因子周围的其他基因的影响。此外，插入点附近的其他突变也可引起这些特征。然后，研究人员将测试这些替代假设，并确定Alba表型在豆粉蝴蝶属中是否具有单一的遗传基础。

合辑：花评：西摩 编辑：张萌

期刊来源：自然通讯

期刊编号：2041-1723

友情链接： https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-12/su-gih121719.php

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