蝴蝶和蛾翅膀顏色的變化長期以來被歸因於皮層基因，實際上是由一種抑制色素基因的microRNAmir-193控制的。 這項發現在物種中是一致的，突顯了非編碼RNA 在表型多樣性中的關鍵作用。

一對野生型（左）和mir-193 突變體（右）的B. anynana 蝴蝶交配。

蝴蝶和蛾（鱗翅目昆蟲）的翅膀顏色圖案種類繁多，許多物種由於黑色素的存在或缺乏而呈現出黑白或深淺不一的變化。 這些變異往往是自然選擇和演化的經典範例。 著名的例子包括英國樺尺蛾（Biston betularia）黑色形態的快速崛起，它適應了19 世紀末英國工業化時期煤煙變暗的環境，以及袖蝶屬蝴蝶的擬態多樣性。

雖然人們通常很清楚驅動基於黑色素的翅膀圖案進化的生態因素，但這些色彩變化背後的遺傳和發育機制卻不太清楚。

在過去的二十年裡，科學家發現，大多數黑色翅膀的顏色變異是由蛋白質編碼基因”皮質”周圍的一個基因組區域控制的。 因此，人們認為皮質是黑色的顏色開關。 由新加坡國立大學生物科學系的Antónia Monteiro教授和Shen Tian博士領導的一個由來自新加坡、日本和美國的國際研究人員組成的研究小組發現， 皮質並不會影響黑色素的著色。 相反，一種以前被忽視的微核糖核酸（miRNA）才是真正的顏色開關。

這項研究成果於2024年12月5日發表在科學期刊。

這項工作的第一作者Tian博士說：”以往研究的大量證據讓人懷疑皮質是否真的是黑色素顏色開關，這激發了我去檢驗這個基因組區域內其他一些基因組特徵–miRNA–的功能。 “他曾在新加坡國立大學蒙泰羅教授的實驗室擔任博士/博士後研究員，現在是美國杜克大學的博士後研究員。

視訊短片展示了該團隊進行的研究，重點介紹了他們的研究方法和主要發現。

“MiRNA是一種小RNA分子，不像大多數基因那樣編碼蛋白質，但它們透過抑制目標基因的表達，在基因調控中發揮著至關重要的作用。”

在這項研究中，田博士及其同事發現了位於皮質附近的miRNA，即mir-193。團隊使用基因編輯工具CRISPR-Cas9 在三種高度分化的蝴蝶譜系中破壞了mir-193。徹底破壞mir-193 後，非洲偏瞳蔽眼蝶Bicyclus anynana、東方菜粉蝶Pieris canidia 和常見的玉帶鳳蝶Papilio polytes 的翅膀顏色都變成了黑色和深色。相較之下，破壞偏瞳蔽眼蝶中同一基因組區域的皮質和其他三種蛋白質編碼基因對翅膀顏色沒有影響。這表明，mir-193，而不是皮質或任何其他附近的基因，是這些鱗翅目昆蟲的關鍵黑色素調節劑。

研究小組進一步證實，mir-193是由一種長的非蛋白質編碼RNAivory加工而成的，它透過直接抑制多個色素沉著基因來發揮作用。 由於mir-193的序列不僅在鱗翅目昆蟲中而且在整個動物王國中都是高度保守的，研究團隊還測試了mir-193在果蠅中的作用。 令人驚訝的是，研究發現mir-193也能控制這些蒼蠅的黑色素著色，這表明mir-193的作用在鱗翅目以外的昆蟲中得到了很好的保護。

Monteiro教授說：”先前的研究只關注皮層在產生黑色變異中的作用，而這項工作給這一由來已久的假說帶來了轉折，證明了一種小的非蛋白編碼RNA是開關，通過表達或不表達，帶來了自然界中多種多樣的黑色翅膀顏色變異。導致誤導性結論。

非編碼RNA在表型多樣化中的作用在很大程度上未被充分研究。 這項研究促使人們進一步研究miRNA等非編碼RNA如何促進生物的表型多樣化。

編譯自/ ScitechDaily