一個國際研究小組發現了影響蝴蝶翅膀上充滿活力和複雜圖案的令人驚訝的遺傳機制。在《美國國家科學院院刊》上發表的一項研究中，由喬治華盛頓大學和劍橋大學的盧卡・利弗拉吉領導的研究小組發現，在決定蝴蝶翅膀上黑色色素的分佈方面起關鍵作用的是RNA分子，而不是先前認為的蛋白質。

幾個世紀以來，生物學家一直著迷於蝴蝶如何在翅膀上產生鮮豔的圖案和顏色。發育中的蝴蝶翅膀細胞中包含的遺傳密碼決定了翅膀鱗片上顏色的具體排列――形成翅膀圖案的微觀瓦片――類似於形成數位影像的彩色像素的排列。破解這個密碼對於理解我們自己的基因如何建構我們的身體結構至關重要。在實驗室裡，研究人員可以用基因編輯工具操縱蝴蝶的編碼，並觀察其對翅膀顏色等可見特徵的影響。

科學家早就知道，蛋白質編碼基因對這些過程至關重要。這些類型的基因產生的蛋白質可以決定特定的鱗片何時何地產生特定的色素。當涉及到黑色色素時，研究人員認為這個過程不會有什麼不同，並最初暗示了蛋白質編碼基因。然而，新的研究描繪了一幅不同的畫面。

研究小組發現一種產生RNA分子的基因――而非蛋白質――控制著蝴蝶蛻變過程中黑色色素的產生。利用基因組編輯技術CRISPR，研究人員證明，當你去除產生RNA分子的基因時，蝴蝶完全失去了黑色色素鱗片，這表明RNA活性與深色色素發育之間有明確的關聯。

“我們的發現令人震驚，這種RNA分子直接影響了黑色色素在翅膀上的出現，以一種我們沒有預料到的方式塑造了蝴蝶的顏色模式。”

研究人員進一步探討了RNA分子在翅膀發育過程中的作用。透過檢查其活性，他們觀察到RNA的表達位置和黑色鱗片的形成位置之間存在完美的相關性。

喬治華盛頓大學生物學副教授阿諾・馬丁說:「我們很驚訝，這種基因在黑色鱗片最終在翅膀上發育的地方被開啟，而且非常精確。」「從這個意義上說，它確實是一個進化的畫筆，而且是一個創造性的畫筆，從它對幾個物種的影響來看。

研究人員檢查了其他幾種蝴蝶中新發現的RNA，這些蝴蝶的進化史大約在8000萬年前分道揚鑣。他們發現，在這些物種中，RNA已經進化到控制深色色素模式的新位置。

波多黎各大學(Río Piedras)生物學教授里卡多・帕帕(Riccardo Papa)說:「從幾個物種的CRISPR突變體中獲得的一致結果確實表明，這種RNA基因不是最近發明的，而是控制翅膀模式多樣性的關鍵祖先機制。

喬治華盛頓大學博士後、訪問學者喬・漢利說:「我們和其他人現在已經在許多不同的蝴蝶物種中研究了這種遺傳特徵，值得注意的是，我們發現這種相同的RNA一次又一次地被使用，從長翼蝴蝶到帝王蝶和彩蝶。

這些發現不僅挑戰了長期以來關於遺傳調控的假設，也為研究動物的可見特徵如何演化開闢了新的途徑。