地球上有超過 160,000 種蛾類，以其夜間飛行和強大的授粉媒介而聞名。現在，一些飛蛾正在打開一扇進化之窗，讓我們了解一個物種如何分裂成具有不同特徵的不同物種。所謂 迪斯可 基因可能是兩種彩色飛蛾飛行模式明顯差異的原因。 8 月 27 日發表在期刊上的一項研究描述了這項發現 英國皇家學會學報 B：生物科學 並詳細說明了該基因如何幫助調節白天或夜間飛行。

當物種分化時

在自然界中，隨著時間的推移，一個物種可能會分化並變成兩個或多個物種。當來自單一族群的個體在地理上變得孤立時，就會發生這種稱為物種形成的過程。查爾斯·達爾文研究的加拉巴哥雀類是最著名的物種形成例子之一。大約有 13 種雀類物種從單一祖先分化出來，當時它們的族群分佈在幾個島嶼上並分別進化。如果生物體族群保持分離的時間夠長，它們最終將失去雜交的能力。

對於一些飛蛾來說，它們的遺傳受到一天中最活躍時間的影響，而不是受到海洋或山脈等物理屏障造成的分離的影響。在這項新研究中，研究小組重點研究了兩種密切相關的蛾類，它們在美國東南部有重疊的分佈範圍。

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玫瑰楓蛾屬於該屬 德萊奧坎帕。它們的頭部和腹部上方有濃密蓬鬆的鬃毛，上面有糖果色的粉紅色和黃色鱗片。雄性和雌性玫瑰色蛾只在夜間飛行。

粉紅色條紋橡蠶蛾稍微不那麼華麗，是該屬的成員 阿尼索塔。它們有芥末黃、深棕色和灰色等更樸實的色調。雌性粉紅條紋橡蟲蛾在黃昏和傍晚時分活躍，而雄性則喜歡在白天飛行。

「這兩個 [species] 非常相似，」研究合著者、佛羅裡達自然歷史博物館昆蟲學家亞什桑迪（Yash Sondhi）在一份聲明中說。 “它們沿著這一軸進行區分，即飛行時。”

早期研究發現，兩者 德萊奧坎帕 和 阿尼索塔 起源於大約 380 萬年前的一個物種。按照演化的標準，這是相當新的事情，它們之間仍然存在一些關鍵的差異和相似之處。該屬中的少數物種 阿尼索塔 與喜歡黃昏和夜間飛行的現代雌性粉紅條紋橡蠶蛾不同，它們都在白天活躍。夜間活動的玫瑰色楓蛾也是該屬中唯一已知的物種 德萊奧坎帕。

最初，桑迪認為這兩種蛾類都是探索昆蟲視覺如何演化以及物種何時改變其活動模式的好機會。然而，那是不可能的。

「我開始尋找色覺的差異。相反，我們發現了它們的時鐘基因的差異，事後看來這是有道理的，」Sondhi 說。

「告訴時間」的基因

時鐘基因是控制動物和植物晝夜節律的特殊基因。時鐘基因產生的蛋白質的變化使細胞在大約 24 小時的時間內要么活躍要么休眠。它們不僅影響睡眠和清醒週期。時鐘基因可以影響生物體的細胞生長、血壓、體溫和新陳代謝，並且存在於多種生物體中。

「從果蠅到哺乳動物和植物，這個系統都保留了下來，」桑迪說。 “它們都有某種計時機制。”

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在發現時鐘基因的這些差異後，桑迪比較了這兩種蛾類的轉錄組。轉錄組僅包含遺傳物質的子集，並確定基因在生物體細胞和組織中打開或關閉的時間和位置。相較之下，基因組包含動物的所有 DNA。這使得轉錄組在探索生物體全天蛋白質水平的差異時非常有用，因為它們有關於這些蛋白質的更具體的資訊。

Sondhi 發現許多基因在兩種蛾類中表現量不同。夜間活動的玫瑰楓蛾在嗅覺上投入了更多的能量，而白天飛行的橡蠶蛾則產生了更多與視覺相關的基因。

這 迪斯可 基因及其“鋅指”

在這次分析中，還有一個基因脫穎而出——迪斯可。簡稱 斷開連接, 迪斯可 在兩個物種中，白天和夜間都有不同程度的表達。先前對果蠅的研究發現 迪斯可 可以透過將時鐘酶從大腦發送到身體的神經元的產生來間接影響晝夜節律。

這 迪斯可 在飛蛾樣本中發現的基因大約是果蠅對應基因大小的兩倍。它還具有額外的鋅指。這些是基因的活性部分，直接與蛋白質、DNA 和 RNA 相互作用。桑迪認為，這些變化 迪斯可 基因至少部分負責玫瑰楓蛾轉變為夜間飛行。

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當他比較 迪斯可 玫瑰色楓蛾的基因 迪斯可 Sondhi 在橡樹蟲基因中發現了 23 個突變，將兩者區分開來。這些突變也位於基因的活躍部分，因此它們也可能導致飛蛾之間的一些明顯的身體差異。

其他研究還可以幫助科學家了解基因在野外的變化方式以及物種形成如何在分子層面上發揮作用。