珠宝甲虫通过复制基因进化出新颜色

宝石甲虫是引人注目的昆虫，它们鲜艳的颜色和金属光泽很容易辨认。珠宝甲虫拥有大而发达的眼睛，利用视觉和颜色进行一系列不同的行为，包括寻找配偶和寄主植物。

昆虫的色觉与我们的不同。特殊基因使许多昆虫能够看到紫外线(UV)以及蓝色和绿色。由生物科学学院沃迪尔实验室的博士后助理CamillaSharkey领导的新研究调查了珠宝甲虫视觉的复杂进化历史。研究团队包括JorgeBlanco(以前在Wardill实验室工作，现在在马里兰大学)、路易斯安那州立大学的NathanLord和CBS助理教授TrevorWardill。

这项新研究发表在《分子生物学与进化》杂志上。

夏基博士此前的研究表明，在现代甲虫进化之前，它们的祖先大约在3亿年前就失去了看到蓝光的能力。这可能是甲虫祖先变得夜间活动或生活在弱光条件下的结果。后来，随着甲虫的多样化，它们进化出祖先基因的副本，使它们能够看到紫外线和绿色光谱。这些重复的基因可以进一步进化，使色谱的新部分可见，并允许看到更复杂和多样化的颜色信号。

研究人员想知道重复基因是否已经进化，让甲虫看到它们的祖先看不到的颜色。由于宝石甲虫很难在实验室中饲养，它们复制了基因并将其插入果蝇体内，取代了它们正常的视觉基因。他们使用电生理学测试了果蝇中每个基因产生的颜色敏感性。然后，他们使用3D蛋白质建模寻找可能导致颜色敏感度变化的遗传变化。研究发现：

珠宝甲虫通过复制和进化它们的紫外线和绿色视觉基因，进化出了额外的蓝色和橙色敏感性。

这使得复杂的四色颜色对紫外线、蓝色、绿色和橙色波长的光敏感，类似于彩色鸟类的颜色敏感度。

当视觉基因被修改和重新测试时，没有发现与颜色检测相关的新进化的遗传变化会像预测的那样改变敏感性。

迄今为止研究的所有宝石甲虫物种都具有研究中分离出的四种不同基因类型，这表明所有宝石甲虫可能都具有复杂的颜色敏感性。根据夏基的说法，“下一步是确定是否可以从基因中预测特定类型的色觉，以及昆虫如何利用色觉来更好地管理害虫和传粉昆虫，从而提高作物产量。”

研究人员还希望了解珠宝甲虫颜色敏感性的分子基础，这将为从基因序列预测昆虫颜色敏感性提供依据。