科學家們發現大黃蜂條紋的進化基因途徑
雖然美國的大多數人可能認為大黃蜂是標準的黃色和黑色品種,但實際上在那裡存在有多達260種蜜蜂,以大約400種不同的顏色圖案形態存在。許多人將大黃蜂與不同的顏色聯繫在一起的原因之一是,進化可以影響多個蜜蜂物種在特定的地理區域分享類似的顏色模式。
當多個物種相互“模仿”對方的圖案時,它們會提醒某個地區的潛在捕食者:當它們看到這些顏色時,可能會遭遇痛苦的刺痛。在世界其他地方,蜜蜂使用黑色、橙色、紅色、黃色和白色的調色板來創造這種共同的警告信號。
現在,研究人員正在發現更多關於進化遺傳學在塑造獨特的色彩模式方面所起的作用,這些色彩模式使不同的蜜蜂物種具有區域性的亮點。
在一項研究中,研究人員報告了一個Hox基因,一個調節蜜蜂節段上結構身份的主要發育基因,如何開啟一組複雜的下游基因,最終驅動蜜蜂色素的節段性變化。
“在以前的一篇論文中,我們無法解釋的是名為Abdominal-B的Hox基因的變化如何導致這些蜜蜂的色素變化,”生物學和昆蟲學副教授Heather Hines說。”研究過程中我們試圖填補這一空白,並了解這第一個基因所針對的是什麼基因,以及最終導致這些模仿性顏色差異的一連串事件是什麼。”
研究人員在最近一期《基因組生物學與進化》雜誌上報告了他們的研究結果,他們發現,一個主要發育基因的基因組靶向允許幾個黑色素基因,而不僅僅是一個特定的酶被改變以加強這些顏色特徵。這項研究還增加了有關參與生產一種叫做”茴香素”的色素的基因的知識。眾所周知,這種色素參與了脊椎動物的紅色染色,但最近才發現在昆蟲中也有。
研究人員在研究進化遺傳學時傾向於使用某些生物體–或模型生物體–因為它們方便且易於研究。這是為數不多的在這些被充分研究的生物體之外研究著色基因的研究之一,或稱非模型。研究非模型系統使研究人員能夠了解自然界一些最特殊的形式多樣化的進化,如這種昆蟲的顏色形態在區域內的輻射式存在。
非模型、進化遺傳學研究是一個不斷增長的領域,而且這個領域也在擴大,以進行更多的比較,研究人員將有機會研究基因和基因途徑是如何在更廣泛的物種多樣性中進化的。研究人員依靠計算和數據科學研究所的Roar超級計算機為蜜蜂的基因表達研究提供計算能力,高性能計算能力的使用使這種類型的研究更容易管理和重現。