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单一基因开关帮助凤蝶拟态 — 等级 B2 — white and black butterfly perched on brown stem in close up photography during daytime

单一基因开关帮助凤蝶拟态CEFR B2

2025年12月31日

改编自 U. Chicago, Futurity CC BY 4.0

照片: Marta Costa, Unsplash

等级 B2 – 中高级
4 分钟
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研究发表在PNAS,聚焦凤蝶Papilio alphenor,揭示了单一基因开关是如何演化出控制拟态的能力。研究者发现,虽然两种等位基因在蛋白质结构上差异很小,但新等位基因获得了六个顺式调控元件(cis-regulatory elements)。这些非编码的近端DNA片段与doublesex蛋白相互依赖,共同改变基因的启动模式,从而在雌蝶中产生模仿有毒种类的翅纹。

团队结合现代基因组测序和CRISPR实验,分析了doublesex如何进化并影响下游基因表达。该等位基因还能调控若干已知参与体轴发育和翅纹形成的下游基因,说明同一基因开关可以通过改变调控网络来产生显著的形态差异。

研究指出,在基因组中可以寻找类似的颜色图案开关,并表明相关物种可能共享相同的基因基础。该研究由芝加哥大学的第一作者Nicholas VanKuren和资深作者Marcus Kronforst领导,得到美国国立卫生研究院的资金支持,消息来源为芝加哥大学并发表于Futurity。

难词

  • 等位基因同一基因的不同版本
  • 顺式调控元件靠近基因并调节其表达的DNA片段
  • 非编码不编码蛋白质的DNA序列
    非编码的
  • 下游基因受上游基因调节并被影响的基因
  • 启动模式基因在何时何地被激活的方式
  • 调控网络基因与调节因子之间的相互作用系统
  • 拟态一种物种模仿另一种以获得保护

提示:在文章中将鼠标悬停、聚焦或轻触高亮词语,即可在阅读或听音频时快速查看简要释义。

讨论问题

  • 研究指出可以在基因组中寻找类似的颜色图案开关,你认为发现这种开关对理解物种多样性有什么帮助?请说明理由。
  • 文中提到改变调控网络能产生显著形态差异,你能举一个可能的例子并解释这种改变的影响吗?
  • CRISPR被用于这项研究来分析基因功能。你觉得基因编辑技术在研究进化机制时有哪些利与弊?请给出两个方面的理由。

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