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帝王蝶的基因揭示了其长隔断迁移的阴事

gecimao 发表于 2019-03-13 20:43 | 查看: | 回复:

  根据一项周三发布的研究成果,帝王蝶长距离迁徙的原因要归结于为高效飞行而磨练出来的基因。

  这项关于帝王蝶基因的研究也表明,这种蝴蝶在一小群定居下来并最终成为独立的恋家物种之前,它们就已经进化成了能分布到全世界的迁徙性物种。

  在每年史诗般的迁徙中,帝王蝶会大批量地从墨西哥飞到加拿大曼尼托巴省。研究人员在发表在《自然》杂志上的一项研究成果中称,自从上一个冰河时代结束开始,帝王蝶迁徙的路线范围就越来越向北了,而这都要归功于让蝴蝶的肌肉更加发达的一个基因。

  该研究的主要作者、芝加哥大学的Marcus Kronforst说,“起初我们以为迁徙的蝴蝶需要大块的肌肉群。结果,自然选择可能对飞行效率的影响是最强有力的。”

  该研究也揭示出,某个单个基因在帝王蝶标志性的橙黑色外表中起到了重要作用,而该基因的突变则导致了欧胡岛(Oahu,夏威夷群岛的主岛)上出现了非同寻常的白色帝王蝶。

  这项研究的背景是,这种蝴蝶的数量出现了骤降:2013年降至了3300万只。帝王蝶数量的下降与其赖以生存的马利筋的减少密切相关。

  每年三月份,数百万的帝王蝶就会从墨西哥飞往北方,到了十月份又会从北方飞到南方,途中会经历四代蝴蝶的生死更迭。帝王蝶必须决策迁徙的起始和结束,因此该研究团队期望能分离出与迁徙的帝王蝶相关的基因。

  Kronforst及其同事们对比了89种帝王蝶的基因图谱,以及另外9种与帝王蝶有亲缘关系的非迁徙性蝴蝶,后者中的多数显然是南美洲的南方帝王蝶。Kronforst说,“让我们惊讶的是,有一个基因竟然真的从我们的分析中跳了出来,而这个基因与迁徙行为并不相关。”与之相反,这个基因有助于胶原的形成(胶原是连接组织之间的一种弹性物质)。这个胶原基因似乎能够降低长距离迁徙中肌肉的能量损耗。

  该研究团队也在试验箱(2升的瓶子,摇晃十分钟,促使蝴蝶飞行)中测试了蝴蝶的飞行能力。呼吸传感器显示,迁徙性蝴蝶飞得最为高效,却并非最为用力。

  Kronforst提出,迁徙性蝴蝶基本上算是耐力型运动员,而其它种类的蝴蝶则属于短跑型的。他暗示称,短跑型的蝴蝶可能需要拼过其它昆虫才能获得食物,而迁徙性蝴蝶则会飞到竞争对手较少的地方去。

  肌肉效率对后者的生活方式是十分关键的。“如果你无法飞回到墨西哥,你就玩完了。”中田纳西州立大学的进化生物学家及帝王蝶研究专家Andrew Brower如此说道。

  墨西哥米却肯州,帝王蝶生物圈保护区中,帝王蝶在冷杉树的树枝上挤成一团。

  帝王蝶是如何、何时开始迁徙的呢?这个物种是一百多万年前非洲蝴蝶物种中的一个分支,而该研究暗示,迁徙是该物种得以形成的一个重要条件。

  英国埃克塞特大学(University of Exeter)的生物学家Richard Ffrench-Constant称,帝王蝶可能是在其祖先穿越大西洋之后,在墨西哥起源的。他问道,“还有谁能在长途旅行中生存下来呢?”

  该研究的作者们推测,随着北美洲冰河时代的结束,帝王蝶在过去20000年里,开始逐渐地越来越往北飞。现在其迁徙距离约有4828公里。不过,自从帝王蝶从其近亲分裂出来之后,出现了多次冰河时代,因此,Brower称,他怀疑单单最近一次的冰河时代是否真的有效地形成了帝王蝶的这种行为。

  该研究称,帝王蝶另外一个关键特征颜色,也与某一个基因相关。有些帝王蝶是白色的,包括夏威夷欧胡岛上“雪白的”蝴蝶。该研究团队发现,白颜色似乎归因于另外一个促使颜色发生变化的基因。

  这个基因也导致黑鼠家族中出现棕灰色的皮毛。Ffrench-Constant称,这项发现第一次将哺乳动物的颜色与无脊椎动物的颜色联系在了一起。

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