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20多年来,瑞典隆德大学的一个研究小组一直在研究一种常见的蓝尾豆娘。雌性蓝尾豆娘有3种不同颜色,其中一种具有类似雄性的外观,可以保护它们免受交配骚扰。在一项新的研究中,一个国际研究小组发现,此类物种中存在的遗传颜色变异是由至少500万年前特定基因组区域的变异引起的。

遗传变异是如何产生并长期维持的问题对于进化生物学、群体遗传学和保护生物学是至关重要的。在规模有限的种群中,遗传变异会随着时间的推移而消失。因此,了解全新遗传变异产生和维持的机制非常重要,这在物种保护、帮助种群适应未来快速变化的环境等方面具有重要意义。

在《自然生态与进化》杂志发表的最新研究中,一个研究小组绘制了雌性蓝尾豆娘(Ischnura elegans)中引人注目的颜色变化。在雌性豆娘中有3种由基因决定的颜色变化,其中一种使它们看起来像雄性。我们的研究阐明了何时、如何以及为什么会出现这种变异,并证明了这种变异如何通过所谓的‘平衡自然选择’在漫长的进化中得以维持,”隆德大学生物学教授Erik Svensson说。

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通过对3种不同颜色的蓝尾豆娘进行DNA测序,研究人员将其与它的热带近亲青纹细蟌(Ischnura senegalensis)的2种颜色进行了比较分析,证明了雌性蓝尾豆娘在第13条染色体的特定遗传区域上存在几种不同的突变形式,这种突变导致了不同的颜色变化,并且在至少500万年前就已经出现了。

Erik Svensson表示:“昆虫丰富的颜色变化令我们着迷,并引发了我们对颜色基因及其对昆虫伴侣选择、两性冲突相关进化后果的疑问。”在找到雌性蓝尾豆娘颜色变化背后的基因后,研究人员现在可以进一步识别雄性以及水生幼虫阶段蓝尾豆娘的不同基因型。雄性蓝尾豆娘的颜色并不丰富,但研究人员仍然计划研究颜色基因是否影响幼虫和雄性的其他特征,包括生存和行为。

“基于全新的研究成果,我们可以继续探索豆娘属其他物种在较长进化时间尺度上的颜色变化。豆娘属广泛分布于欧洲、非洲、亚洲、澳大利亚、北美和南美。全新的研究成果还有助于我们了解一个物种内部进化发生的过程和千万年间不同物种之间的进化过程,”Erik Svensson总结道。

参考文献:

Beatriz Willink,Kalle Tunström,Sofie Nilén,et al.The genomics and evolution of inter-sexual mimicry and female-limited polymorphisms in damselflies.Nature Ecology & Evolution,2023;DOI :10.1038/s41559-023-02243-1

责编|探索君

排版|探索君

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