科學家終於解開雌性藍尾豆娘的遺傳顏色變異之謎
隆德大學的研究人員發現,雌性藍尾豆娘的遺傳顏色變異(包括模仿雄性的形態)起源於五百多萬年前。這項發現加深了我們對豆娘遺傳多樣性和演化過程的了解,並為進一步的演化研究奠定了基礎。
二十多年來,瑞典隆德大學的科學家一直在研究常見的藍尾豆娘,在這種物種中,雌性豆娘顯示出三種不同的顏色形態,其中包括一種模仿雄性的顏色形態,從而保護自己免受交配騷擾。最近,一個國際研究小組發現,這種在多個物種中常見的遺傳顏色變異源自於一個特定基因組區域的改變,其歷史至少可以追溯到500 萬年前。
遺傳變異是如何產生的,為什麼會長期存在,這個問題對於演化生物學、族群遺傳學和保育生物學來說至關重要。在所有規模有限的族群中,遺傳變異都會隨著時間的流逝而消失。因此,了解產生新遺傳變異的機制和維持變異的機制非常重要。這對保護物種和族群未來適應快速變化環境的演化潛力都具有重要意義。
在發表於《自然-生態學與演化》(Nature Ecology and Evolution)的新研究中,一個研究小組繪製了藍尾豆娘(Ischnura elegans)雌蟲之間廣泛而驚人的顏色變異圖。
“在這種豆娘物種中,雌性有三種由基因決定的顏色形態,其中一種使它們看起來像雄性。這些酷似雄性的雌性具有優勢,因為它們可以避免雄性過度的交配騷擾。”隆德大學生物學教授埃里克-斯文森(Erik Svensson)說:”我們的研究澄清了這種變異產生的時間、方式和原因,並表明這種變異在漫長的進化過程中通過所謂的平衡自然選擇得以維持。”
透過對藍尾豆娘三種顏色形態的DNA 進行定序,並將其與近親熱帶豆娘Ischnura senegalensis 的兩種顏色形態進行比較,研究人員能夠證明,雌性豆娘的這種遺傳顏色變異至少產生於500 萬年前,是透過豆娘第13 號染色體上一個特定遺傳區域的幾種不同突變產生的。
艾瑞克-斯文森(Erik Svensson)說:”昆蟲顏色的巨大差異令公眾著迷,並引發了有關顏色信號的功能及其對伴侶選擇和兩性衝突的進化後果的問題。”
在找到了雌性顏色變異背後的基因後,研究人員現在可以更進一步,在雄性和這些昆蟲的水生幼蟲階段確定不同的基因型。雄蟲缺乏可見的顏色形態,但研究人員計劃調查顏色基因是否會影響幼蟲和雄蟲的其他特徵,包括生存和行為。
“這種豆娘屬昆蟲分佈於歐洲、非洲、亞洲、澳洲、北美洲和南美洲,我們現在有了一個良好的知識基礎,可以研究這種豆娘屬昆蟲在更長進化時間尺度上的顏色變異。”埃里克-斯文森總結說:”這些新的遺傳結果有助於我們了解一個物種內部的進化過程,以及在數千萬年的更長進化宏觀時間尺度和多個不同物種之間發生的情況。”
編譯來源:ScitechDaily