學者破解生物演化經典案例,破解黑色突變蛾的基因成因

作者 | 發布日期 2016 年 06 月 04 日 13:46 | 分類 科技趣聞 , 自然科學 follow us in feedly

黑色蛾在污染環境下興盛大概是大家都讀過的天擇經典案例,如今科學家找到背後基因的原因。近期在《Nature》雜誌發表的研究指出,科學家發現造成黑色變異型蛾的基因位置,為這樁經典教科書案例寫下新的一頁。



霜斑枝尺蠖蛾 (Biston betularia)(註1) 是白色有黑斑點的蛾類。這種尺蠖蛾在工業化時代,1848 年時的英國城鎮地區,出現大量黑色型 (carbonaria) 的變異種。因為工廠排放的廢氣讓樹幹佔滿黑色的粉慶,黑色變異型能夠輕易躲藏在被染黑樹幹上,而白色正常型 (typica) 的蛾停棲在上面容易被掠食者發現。當年曼徹斯特的霜斑枝尺蠖蛾,有高達 98% 是黑色變異型,遠超過白色未突變型。

利物普大學的演化生態學家 Ilik Saccheri 博士發現決定霜斑枝尺蠖蛾顏色的基因是 cortex,為一轉位子,也稱為跳躍基因。Saccheri 博士非常訝異 cortex 竟是影響霜斑枝尺蠖蛾顏色表現的關鍵基因,cortex 一般涉入細胞分裂機制,而不是翅膀顏色。

Saccheri 博士說:「這次發現填補霜斑枝尺蠖蛾故事遺漏的重要缺口,轉位子造成眾所周知的變異型,希望能吸引大家研究這些移動的基因對生物體構成和外觀演化造成的影響。」

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▲ 霜斑枝尺蠖蛾的白色和黑色型。(source: University of Liverpool)

參與研究團隊的 Pascal Campagne 博士則說:「我們最好的預估顯示變異型大約出現在 1819 年,剛好就是英國工業革命的時候,這些變異型花了 30 年光景,才變得普遍到大家都注意到了地步。」

另外學者還推測,霜斑枝尺蠖蛾是在 1819 年出現黑色變異型,但數量相當稀少。之後隨著英國的工業化,霜斑枝尺蠖蛾黑色型大量出現,才在 1848 年時大家才意識到蛾變黑色了。隨著英國空氣清淨,白色正常型數量增加,比例恢復到工業化之前的水準。霜斑枝尺蠖蛾成為人類有生之年內可以看到的微演化的經典例子。而 1848 年發現黑色型霜斑枝尺蠖蛾興盛的現像,比起生物學家達爾文和華萊士提出物競天擇的概念還早上十年。

而另一組團隊則發現 cortex 基因雖然是控制細胞週期的重要基因,但透過研究美洲毒蝶屬蝴蝶的翅膀斑紋和顏色,cortex 同時也是造成蝴蝶翅膀和斑文變異的重要基因。更深入的研究則可能解答蝴蝶翅膀斑紋和顏色背後的基因調控之謎。

註1:Biston betularia 英文名稱為 Pepper Moth,中文維基百科的條目名稱為樺尺蠖,本文採用臺灣昆蟲學家朱耀沂定的名稱霜斑枝尺蠖蛾

(首圖來源:New Mexico State University)

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