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糞金龜「借用」翅膀基因長出角

2019/11/22 — 19:09

有不少甲蟲都會在身上長出角,除了作為武器外,亦可能用以求偶,最新刊於《科學》的研究就發現,編碼甲蟲翅膀的同一組基因也有助糞金龜在身上長出角。

甲蟲在頭與胸節 (thorax) 上出現角;胸節可分為三節,只在後兩節會有翼,前一節雖然無翼但此前已被證明是演化熱點。據演化生物學家 Frederik Nijhout 在評論中形容,昆蟲在該節不斷出現「瘋狂」修改,例如角蟬 (treehopper) 在該節長出巨型尖角,新研究可能發現到一個可製造這些特徵的機制。

印弟安納大學發展生物學家胡永剛(譯音)去年發現界蟲腹部一個防禦性顎狀器官 gin traps ,依賴雙翼基因長出後,他開始懷疑甲蟲身上的角同樣與這批基因有關。為弄清關係,胡的團隊對三種糞金龜進行基因改造,這三種糞金龜都有獨特胸角,有的會在成年後消失,亦有一些會出現圓錐形角。

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團隊設計了一段 RNA ,可尋找並破壞對雙翼發育重要的特定基因。當團隊將該段 RNA 注入糞金龜幼蟲時,其雙翼不單變小甚至完全消失,這三種甲蟲預期出現的角也很小或者無長出,顯示與發展雙翼有關的基因會在甲蟲生長最初已被啟動。然後,一旦胸節的角已突出,翼基因就會關閉,另一組基因將接管角的生長。

未有參與研究的邁亞密大學生物學家友安慶典指,昆蟲在身上長出角一直都被視為新穎的演化例子,因為這特徵似乎以突然演化出來,與其他身體結構無任何關係。他又指出,更多「新穎」特徵被發現來自古老基因可能只是時間問題。

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來源:
Science, Dung beetles borrowed wing genes to grow their horns, 21 November 2019

報告:
Hu, Y.G., Linz, D.M. & Moczek, A.P. (2019). Beetle horns evolved from wing serial homologs. Science 22 Nov 2019: Vol. 366, Issue 6468, pp. 1004-1007. DOI: 10.1126/science.aaw2980

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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