由眼斑是许多蝴蝶物种翅膀上发现的颜色对比强烈的圆形标记，这些翩翩起舞的生物会利用它们来恐吓或分散捕食者的注意力。新加坡国立大学的安东尼亚蒙泰罗教授领导的科学家小组进行了一项研究，以更好地了解这些眼睛斑点的进化起源。 　　

　　他们发现，眼斑似乎来自一个复杂的基因网络的招募，这个网络已经在蝴蝶体内运行，以构建触角，腿甚至翅膀。 　　

　　“这项新研究解决了新的复杂特征是如何起源的问题。这些复杂性状的发展需要许多相互作用的基因的输入，通常由脊椎动物的眼睛或细菌的鞭毛来说明。在我们的研究中，我们研究了蝴蝶的眼点——复杂性状的一个例子——是如何形成的，并得出结论，蝴蝶在创建眼点时使用了在线招募的方法。我们还发现了可能被招募的特定基因网络，”新加坡国立大学生物科学系的蒙泰罗教授说。 　　

　　这些发现首次发表于2022年2月16日《Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA》。 　　

　　生物体如何构建的奥秘 　　

　　理解基因网络招募可以通过想象一个复杂的计算机程序来进行。据悉，该程序有数千行代码，每行代表一个简单的指令或功能。在代码中，有一些文本块，位于从边缘向内一点的位置，它们代表子例程。这些执行特定任务的子程序或指令集在代码中只编写一次，但在程序运行过程中会被重复引用。为了做到这一点，每个子例程都必须有一个唯一的名称，并在后续代码中提到。一段复杂的代码通常包含许多子例程，其中每个唯一的子例程只完整地编写一次。 　　

　　同样的子程序逻辑似乎适用于如何将发育过程编码在生物体的DNA中。在这种情况下，这个子程序被称为基因调控网络。基因调控网络是一系列指令，按时间顺序涉及几个基因的转录或沉默。在生物体的发育过程中，许多这样的基因调控网络被部署来以精确的顺序构建它们。新加坡国立大学团队的新研究发现，蝴蝶翅膀上眼点的发展取决于预先存在的基因调控网络的部署，该网络已被用于构建这些蝴蝶的触角、腿和翅膀。 　　

　　据了解，这些子例程的存在之前一直被假设，主要是因为不断发现相同的基因被表达并与新性状的发展相关。但是，这些基因在新性状中的表达是否代表一个新的基因组密码线，目前还不清楚。 　　

　　发现基因网络招募在新型性状中的作用 　　

　　为了找到这一点，新加坡国立大学的博士后海蒂康纳斯博士和博士生苏里亚穆鲁格桑删除了基因组中独特的DNA调控序列，但没有删除基因本身。此外，它表明许多性状受到这些突变的影响。这证明了单个基因调控网络或子程序是所有性状发育的基础。靶向的两个DNA片段是基因Distal-less和spalt旁边的调控开关。当这些大约390-700个碱基对的区域被破坏时，眼点、触角、腿和翅膀的发育都被破坏了。Connahs说：“观察这些重要的复杂特征是如何受到DNA中相同变化的影响，真是令人惊讶。” 　　

　　Murugesan先生还对翅膀上形成眼点的组织片段进行了测序，并将整套表达的基因与其他特征中表达的基因进行了比较。Murugesan说：“眼斑与触角共享最接近的基因表达谱，但它们不同于腿或翼缘等其他翼组织。”新加坡国立大学的博士后Yuji Matusoka博士随后检查了在眼点和触角中表达的三个基因，他们发现它们的调节链接是相同的——一个基因对调节另外两个基因很重要。 　　

　　蒙泰罗教授说：“这些实验依赖于突变的发现，这些突变在胚胎注射后恰好击中了眼斑的中央细胞，这需要很大的耐心。” 　　

　　总的来说，这项研究强调新的复杂特征的进化，如蝴蝶的眼斑，是通过遗传密码的突变来进行的。这些突变审查了基因组中预先存在的子程序，这些子程序已被用于其他复杂的功能，如触角和其他肢体。导致这些预先存在的基因网络重新部署的突变类型仍有待发现，但据预测它们是常见的突变，在偶然情况下会导致涉及数百个基因的预先存在的大基因组子程序的召回。 　　

　　据悉，研究人员将进一步测试来自无眼斑蝴蝶物种的这两个基因的相应调控序列是否能够激活有眼窝物种眼窝区域的基因表达。“这将是锦上添花，”蒙泰罗教授说，“因为它进一步证实了一个旧子程序的基因序列将被召回到具有召回突变的物种中的新位置。”