来自康奈尔大学和乔治华盛顿大学的一组研究人员共同描述了若虫蝴蝶中基因WntA的顺式调节进化。在他们发表在《科学》杂志上的研究中,该小组使用了各种技术来更好地了解一种蝴蝶的基因调控过程如何允许深度同源性和快速适应环境变化。

玛丽安·埃斯佩兰和拉尔斯·波德西亚德洛夫斯基与柯尼希博物馆的莱布尼茨生物多样性变化分析研究所在同一期杂志上发表了一篇透视文章,概述了基因调控剂在蝴蝶翅膀的模式形成中发挥重要作用的方法以及该团队在这项新工作中所做的工作。

先前的研究表明,蝴蝶等生物的外观模式及其背后的结构是由于转录因子和顺式调节元件(CREs)的影响而产生的,但这些因素是如何进化的仍然不是很好理解。在这项新的努力中,研究人员试图深入了解支撑快速进化的特征的监管体系。

为了更多地了解这些系统,研究人员对五种蝴蝶进行了比较序列分析,ATAC-seq,特别关注46种CRAE和WntA基因。他们还使用CRISPR敲除来了解更多关于WntA基因在翅膀颜色中的作用。他们发现了强有力的证据表明,若虫蝴蝶的深层进化历史的调节遗传元素对翅膀上模式的发展方式产生了强烈的影响。

研究人员发现,WntA基因是一个主基因,在蝴蝶翅膀上出现的图案的发展中起着关键作用。他们发现,它的表达不仅对颜色和图案有影响,而且对蝴蝶DNA中位于它附近的其他几个基因的表达也有影响。通过使用CRISPR-Cas9生成缺失,他们能够研究多种转录因子和CREs对翅膀图案和颜色的影响。他们发现一个物种的多种变化在其他物种中并不明显,这表明新进化的CRA已很快成为监管过程的一部分。