一个物种是如何变成两个物种的?如果你是一名生物学家，这是一个有意义的问题。共识是，在大多数情况下，当单个种群中的个体在地理上被隔离时，物种形成的过程就发生了。如果它们分开的时间足够长，它们就会失去杂交的能力。
发表在《英国皇家学会学报B辑:生物科学》上的一项新研究表明，当一种不太常见的物种形成发生时，会发生什么。一个物种的成员可以在时间上分开，而不是被山脉或海洋等物理障碍分开。
研究人员专注于美国东南部两种密切相关的蛾子物种，它们的分布范围重叠。
“这两者非常相似，”主要作者Yash Sondhi说，他在佛罗里达国际大学和佛罗里达自然历史博物馆工作期间进行了这项研究。“它们沿着这一条轴进行分化，也就是它们飞行的时候。”
玫瑰色枫蛾，属于枫蛾属，看起来就像罗尔德·达尔在发烧的梦中画的东西。它们的头部和腹部长着一头浓密的狮子鬃毛，它们充满活力的鳞片是草莓和香蕉太妃糖的颜色。雄性和雌性玫瑰色飞蛾都只在夜间飞行。
粉红条纹的柞蚕蛾，在各向异性属中，不那么闪亮，有微妙的赭石、数字和泥灰岩等级。雌性在黄昏和傍晚活动，而雄性则喜欢在白天飞行。
Sondhi从之前的研究中了解到，Dryocampa和Anisota这两个群体起源于大约380万年前的一个物种，这在进化时间尺度上相对较晚。在山莨菪属中有一些种类，它们都在白天活动。夜行红枫蛾是红枫蛾属中唯一的一种。
Sondhi专门研究昆虫视觉生物学，他认为这对飞蛾是一个绝佳的机会，可以探索当一个物种改变其活动模式时，视觉是如何进化的。
但事情并没有按计划进行。
“我去寻找色觉的差异。相反，我们发现了它们生物钟基因的差异，事后看来这是有道理的。”
生物钟基因控制着植物和动物的昼夜节律。它们产生的蛋白质的潮起潮落导致细胞在大约24小时内要么活跃，要么休眠。它们会影响新陈代谢、细胞生长、血压和体温等方方面面。
对于任何生物体逆转其活动模式，时钟基因几乎肯定参与其中。“从果蝇到哺乳动物和植物，这是一个保留在一切事物中的系统。它们都有某种计时机制。”
Sondhi比较了这两个月的转录组。与包含生物体全部DNA的基因组不同，转录组只包含被积极用于制造蛋白质的遗传物质的子集。这使得它们对探索一天中蛋白质水平的差异很有用。
不出所料，Sondhi在这两种飞蛾中发现了一些表达量不同的基因。夜行的红枫蛾在嗅觉上投入了更多的能量，而白天飞行的柞蚕蛾则产生了更多与视觉相关的基因。
然而，赋予看到颜色能力的基因并没有差异。这并不一定意味着它们的颜色视觉是相同的，但如果确实存在差异，它们可能是在调节和敏感度的水平上，而不是在基因本身的结构上。
有一个额外的基因很突出。在白天和晚上，这两个物种在不同程度上表达了断开连接或迪斯科。在果蝇中，迪斯科通过产生神经元间接影响昼夜节律，这些神经元将生物钟酶从大脑传递到身体。
Sondhi在他的飞蛾样本中发现的迪斯科基因是果蝇的两倍大，而且它有额外的锌指——一种直接与DNA、RNA和蛋白质相互作用的基因的活性部分。似乎迪斯科基因的变化至少部分地导致了红枫飞蛾转向夜间飞行。
当他将玫瑰枫蛾的迪斯科基因与橡树蛾的迪斯科基因进行比较时，他发现了23个使彼此不同的突变。这些突变也位于基因的活性部分，这意味着它们可能导致了飞蛾之间可观察到的生理差异。Sondhi研究的是实际的进化。
他说:“如果这在功能上得到证实，这将是一个真正具体的例子，说明它们在分子水平上如何形成的机制，这是罕见的。”
这项研究对更好地理解生命维持和传播的各种方式也起到了重要的推动作用。当遗传学刚成为一个研究领域时，研究人员把大部分精力集中在几个有代表性的物种上，比如果蝇或实验室老鼠。这样做主要是为了权宜之计，但它限制了我们对广泛的生物模式的了解。就像人类不是实验室的老鼠一样，飞蛾也不是果蝇。
“由于气候变化和其他人为变化，物种继续减少，例如，我们需要对更多的物种进行基因工程改造，使它们能够耐旱，或者在光污染地区活跃。”要做到这一点，在生物体中拥有更广泛的功能特征基因是至关重要的。我们不能只使用果蝇，”Sondhi说。
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我是逗乐芳号的签约作者“千青”！
希望本篇文章《飞蛾的迪斯科基因或许影响昼夜节律》能对你有所帮助！
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