新的遗传模型解释动物彩色“纹身”在进化过程中是如何形成和变化的 _科学

据法国国家科学研究中心近日消息，法国艾克斯-马赛大学发育生物学家提出了新的遗传模型，解释了动物多样的彩色“纹身”在物种进化过程中是如何形成和变化的。研究人员针对果蝇翅膀上的多样黑色斑点，通过追踪果蝇基因的历史变化，获得了控制其翅膀黑斑的遗传模型，该模型可从基因水平解释动物“纹身”的形成机制。相关研究结果发表在近日出版的《科学》杂志上。
自然界中，从斑马的黑白斑纹，到小丑鱼橘红和白色相间的环带，再到蝴蝶色彩斑斓的翅膀，动物身上装饰着极为多样的彩色图案。此前的研究表明，这些独特的“纹身”对动物的生存和繁衍都极为关键。
动物的形态、身上的斑纹是由其在胚胎发育过程中基因的表达所形成的。这些基因如同建筑工地上分工不同的队伍，有的基因是“建筑师”，负责“筑起”器官和躯干；有些基因则是“画家”“木匠”等“手艺人” 。要阐明动物不同斑纹是如何形成和变化的，其关键就在于探明这些不同功能的基因在动物胚胎发育过程中彼此间的关系，以及基因在物种进化过程中的变化情况。
研究人员针对雄性果蝇翅膀上的黑斑，对不同种类及不同年代的果蝇基因进行了对照研究。结果表明，负责产生黑色素的“画家”基因序列在进化过程中发生了某种变化，开始对“建造”果蝇翅膀的“建筑师”基因格外敏感，接受“建筑师”的诱导并在翅膀上“泼墨作画” 。与以往的认识不同，研究人员发现，果蝇翅膀上出现黑斑这一新的形态进化并非因为新的基因出现，而是现存基因间产生了新的相互作用。
出现黑斑这一变化出现在数亿年前，此后这一变异进入了第二个进化阶段，不同种类果蝇翅膀上的黑斑变得多样和独特。而黑斑图案的多样性也并非因“画家”基因产生了突变，而是由于“建筑师”基因在不同空间分布上表达的结果。
果蝇翅膀黑斑从最初出现到其后多样化的演变，这两个进化都并非源自产生了新的基因突变。基因之间建立起新的相互关系及其在不同空间位置上的表达，为动物穿上了新的饰衣，这些“纹身”或美丽夺目，或用于伪装，抑或恐怖骇人，而我们从基因水平上了解了其真正的“画作者” 。
【新的遗传模型解释动物彩色“纹身”在进化过程中是如何形成和变化的】
科技日报李宏策