一种新型的Hox基因启动子推动了弄蝶科蝴蝶翅膀眼斑适应性表型可塑性的进化

《Nature Ecology & Evolution》：A novel Hox gene promoter fuels the evolution of adaptive phenotypic plasticity in wing eyespots of satyrid butterflies

蝴蝶眼斑发育的温度适应性由Hox基因Antp的招募驱动，新调控元件的进化促进适应性塑性宏观演化。

　　

摘要

适应性表型可塑性使生物能够在多变的环境中展现出不同的表型，但关于在宏观进化尺度上促进这种可塑性进化的基因组变化，我们知之甚少。通过结合组织特异性转录组学、比较基因组学和基因组编辑技术，我们发现蝴蝶眼斑翅膀图案大小的温度介导的可塑性是一种衍生出的季节性适应特征，其进化大约发生在6000万年前，属于弄蝶类（现存约2700种物种）的基部。这种可塑性的形成得益于Hox基因Antennapedia（Antp）在眼斑发育过程中的参与。在弄蝶类中，Antp以温度依赖的方式调控眼斑的大小，从而增加了表型可塑性。Antp在眼斑发育中的功能获得是由弄蝶类基因组中一个新的眼斑特异性启动子驱动的；当在模式物种Bicyclus anynana中破坏这一启动子时，表型可塑性水平会降低。我们的研究表明，一个保守的发育基因中的物种特异性顺式调控创新机制推动了一大类动物适应性表型可塑性的进化。