【繽紛生態】玉帶鳳蝶的擬態基因

■十幾年前已有學者假設蝴蝶多樣化的擬態可能是來自單一基因。

作者｜Ed Yong
編譯｜陳冠吟

雌玉帶鳳蝶有好幾種不同的圖樣，有些長得像黑底白點的雄蝶，但有些是模擬其它有毒的鳳蝶，好騙過天敵，以為它們同樣有毒。一直以來，科學家都以為蝴蝶的偽裝是由一組「超級基因」所控制，也就是一群基因各自管控翅膀上不同圖樣，但美國芝加哥大學研究人員肯福斯特(Marcus Kronforst)和印度塔塔基礎研究院的同事昆特(Krushnamegh Kunte)發現，有一種雙性基因(doublesex)能幫助蝴蝶擬態，隨著基因在不同週期時，蝴蝶能以不同圖樣模擬其它種類。他們的研究報告已在3月5日發表於《Nature》期刊上。

他們將非擬態的雌蝶與一般的紅紋鳳蝶相比，找出與擬態相關的基因組，最後找出了五個基因，其中四個基因在所有雌蝶中都非常相像。而關鍵就在第五個基因，也就是雙性基因上，非擬態雌蝶與一般鳳蝶的差異多達1000多個核苷酸。昆特說，在蒼蠅或甲蟲上，這段基因通常具高度保留性，但在雌鳳蝶的擬態和非擬態上卻是高度變異。雙性基因本身的功能是決定蝴蝶性別，所以當這種特點發現時，昆特說：「真是讓人意外，這跟原本功能的大相逕庭，難以置信」。

研究人員也發現，當雙性基因被轉錄至RNA時，其轉錄產物會分成四個形態，其中三種出現在雌性，一種出現在雄性，這也就解釋了為什麼雌性鳳蝶有著多變的偽裝。不過不管身上的顏色為何，每隻雌蝶身上都有三種異構物。實驗顯示，雙性基因在擬態的雌蝶上，尤其是翅膀上有白色圖樣的部份。

英國科學家克拉克爵士(Sir Cyril Clarke)和雪佛(Philip Sheppard)在1960年代就有類似的想法，他們認為玉帶鳳蝶上的圖樣是全部一起遺傳的，而不是分開遺傳。這個概念影響深遠，但關於這群基因確切的角色，目前仍尚未驗證。

雖然雙性基因只是一個單一的基因，但它仍然適用與克拉克和雪佛提出的經典概念。昆特和肯福斯特發現，擬態雌蝶的雙性基因與非擬態的雙性基因排列相反，在基因組裡面位於相反的位置，就能防止對偶基因彼此混淆，一千種突變就能一起遺傳。雙性基因不是一群緊密連結的基因，而是一個單一的基因裡，有著一叢連在一起的突變。

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研究出處：Supergene Discovered in Lookalike Butterflies
譯者：陳冠吟 科教中心特約寫手，從事科普文章編譯。