蛾类黑化病：从英国煤烟到中国茶园

昆虫体色变异通常是由捕食者躲避引起的，例如英国胡椒蛾的工业黑化现象。《国家科学评论》上的一项研究探讨了中国茶园中茶尺蠖的黑化现象，在这些茶园中，体色变异对捕食的影响极小。该研究表明，不同大洲的茶尺蠖具有趋同的黑化位点。此外，繁殖劣势可能有助于维持野生茶尺蠖黑化现象的低比例。

　　

昆虫的颜色变化很常见，这通常是出于拟态和伪装的优势，以躲避捕食者。一个典型的例子是英国胡椒蛾（Biston betularia）的工业黑化现象。在工业革命时期，由于在煤烟变暗的表面上具有伪装优势，其表型迅速从灰色转变为黑色。在鳞翅目（蛾和蝴蝶）中，虽然大量研究集中在蝴蝶——通常是色彩更鲜艳的成员——但占已描述物种90%的蛾类的颜色变化却很少受到关注。

一项近期发表在《国家科学评论》上的合作研究，探讨了茶尺蠖蠋（Ectropis grisescens）黑化现象的遗传和进化。茶尺蠖蠋是一种广泛分布于中国茶园的蛾类。与胡椒蛾类似，茶尺蠖蠋成虫在自然界中既有黑色体型，也有灰色体型。然而，在茶园的生态环境中，茶树通常生长茂密，树干被树叶和细枝完全遮蔽，这使得颜色变异对隐生蛾的潜在优势（即便存在）降至最低。这种独特的环境使得作者能够追踪不同地理、生态和选择环境下黑化现象的平行进化，尤其是在缺乏显性选择的情况下。

研究团队运用遗传学和基因组学方法，将黑化基因位点定位到“皮质”基因位点。皮质基因位点是一个众所周知的“热点”区域，控制着英国胡椒蛾的工业黑化和许多蝴蝶的翅膀颜色图案。通过基因编辑实验，该研究功能性地验证了该基因位点内隐藏的非编码RNA（此前已在蝴蝶中发现）也是蛾类色素沉着的主要效应因子。研究团队在该基因位点周围发现了独特的突变，这些突变导致了中国各地不同茶尺蠖蠋种群独立产生的黑化现象。在多个地点进行的实地调查显示，茶尺蠖蠋的黑色变型在野外通常维持在相对较低的频率，尤其是在北方地区。这种模式可能与黑色变型中观察到的繁殖劣势有关，这种劣势在较冷的温度下会变得更加明显。

总而言之，这项研究揭示了飞蛾的黑化现象在一个高度受限的机制下运作，同时也揭示了除视觉捕食之外影响其进化的新环境因素。研究结果提出了一个范式：高度变异的遗传热点可以促进适应性和非适应性表型的反复进化，在塑造生物多样性方面发挥关键作用。