?SciAdv|科學家揭示蝴蝶生物力學特征參與蝴蝶適應和演化

　　物種形成涉及多種因素之間的復雜相互作用，在分子水平上厘清引發生殖隔離或參與早期物種形成的生態與生物因素之間的關系，有助于更加全面的了解物種形成過程。袖蝶屬蝴蝶經歷了快速的適應性輻射，是研究物種形成和適應的經典系統。袖蝶的翅膀圖案模式既參與了穆勒擬態，又作為一種重要的交配線索在生殖隔離中起作用，然而，在這種翅膀圖案模式趨同和物種快速分化之間存在著一個長期未解決的悖論。因此，翅膀圖案模式之外的其他行為和生態因素可能同樣參與物種屏障的建立和維持，如交配偏好、化學感受和棲息地選擇等，但相關遺傳機制仍不清楚。

　　（圖片來源【1】）

　　2021年8月4日，北京大學生命科學學院、蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室、北大-清華生命科學聯合中心張蔚課題組與北京大學生命科學學院、細胞增殖與分化教育部重點實驗室、北大-清華生命科學聯合中心朱健課題組，在Science Advances上合作發表了題為 A widely diverged locus among Heliconius butterflies may be linked to locomotor adaptation 的論文，研究報告了一個在袖蝶屬（Heliconius）物種之間普遍高度分歧的基因座，并表明其是一個發生基因滲入的熱點區域，進一步的功能驗證提示位點內包含一組與昆蟲運動功能相關的基因，提供了生物力學特征參與蝴蝶適應和演化的新視角。

　　本研究通過分析袖蝶的全基因組分化模式，確定了一個在多個種群和物種之間普遍高度分歧的基因組區域L，群體遺傳學分析表明L位點受到自然選擇并表現出強烈的連鎖不平衡。進一步的系統發育分析和基因流檢測闡明了L位點是一個滲入的熱點區域，并且具有不同于物種和翅膀圖案模式位點的復雜演化歷史。在蝴蝶和黑腹果蠅中的功能實驗驗證了L位點內的基因與昆蟲運動功能相關，且這些基因僅在鱗翅目中聚類到基因組上的臨近位置，提示運動功能可能參與了鱗翅目對環境的局部適應及物種形成過程。

　　圖：黑腹果蠅中L位點同源基因組織特異性RNAi引起的表型變化

　　總的來說，本研究結合生物信息學分析和功能驗證，系統地描述了一個運動相關位點的功能和演化歷史，為生物力學特征參與蝴蝶適應和演化提供了一個新視角。

　　北京大學生命科學學院、蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室、北大-清華生命科學聯合中心張蔚研究員與北京大學生命科學學院、細胞增殖與分化教育部重點實驗室、北大-清華生命科學聯合中心朱健研究員為本文的共同通訊作者。張蔚課題組生命科學聯合中心博士生張宇博、生命科學學院博士生滕德群、已畢業本科生盧巍以及朱健課題組劉敏副研究員為本文共同第一作者。