研究发现大脑的微小变化可引发蝴蝶交配偏好的快速进化

神经系统的简单调整就能彻底重塑雄性蝴蝶的爱情生活。研究人员发现，一种神经变化会改变它们对特定翅膀颜色的吸引力，这是它们生存的关键因素。通过将遗传变异与配偶选择联系起来，科学家发现了行为进化的快速通道——为物种如何快速适应环境压力提供了新的见解。

多态性蝴蝶的配偶偏好进化。这些白色的 Heliconius cydno alithea 青衫黄袖蝶正在西番莲藤上交配，但雄性可以选择白色和黄色翅膀的雌性。Nicholas VanKuren、Nathan Buerkle 和他们的合著者深入研究了配偶选择行为的遗传学和神经生物学，发现了与雄性偏好相关的基因组和眼睛的惊人变化。图片来源：Wei Lu ( CC-BY 4.0)

根据芝加哥大学的 Nicholas VanKuren、Nathan Buerkle 及其同事的一项研究，一个微小的神经变化可以显著影响雄性蝴蝶的交配偏好，从而推动其行为的快速进化。他们的研究成果于今日（3 月 11 日）发表在《PLOS Biology》上，为蝴蝶配偶选择背后的感官和遗传机制提供了新的见解。

青衫黄袖蝶以其惊人的多样翅膀图案和颜色而闻名，这些图案和颜色可以作为对捕食者的警告。由于翅膀颜色对于生存至关重要，雄性蝴蝶已经进化出对翅膀颜色相同的雌性的偏好。然而，形成这些偏好的感觉和神经过程在很大程度上仍不清楚。

为了探索这一点，研究人员研究了两种亚种Heliconius cydno蝴蝶，它们的翅膀上有黄色或白色的斑块。他们确定了四个与翅膀颜色和配偶偏好相关的基因组区域，包括K 基因座，这是之前与其他Heliconius物种的这些特征相关的关键遗传区域。通过分析不同发育阶段视网膜、视叶和大脑中的基因表达，他们确定了七个遗传变异，这些变异不仅位于与配偶偏好相关的基因组区域，而且在黄色和白色翅膀的雄性中表达水平也存在显著差异。

为了了解雄性蝴蝶如何感知翅膀颜色，研究人员检查了蝴蝶的光感受器及其神经活动。他们发现，对绿色敏感的光感受器抑制了喜欢黄色翅膀雌性的雄性蝴蝶中大多数对紫外线敏感的光感受器的活动，但对其他蝴蝶的影响要弱得多。这种相对简单的外周神经系统神经调节似乎会影响雄性对不同翅膀颜色的感知和反应，为交配偏好的转变提供了生理基础。

研究结果表明，蝴蝶的配偶偏好源自感官信息处理方式的差异。这表明雄性青衫黄袖蝶认为翅膀颜色匹配的雌性更有吸引力，而不仅仅是更容易被看到。作者说，光感受器之间的抑制关系很容易进化，这可能促进快速的行为进化。

作者补充道：“我们的研究产生了一幅令人惊叹的图景，展示了一种关键的视觉行为——配偶选择——是如何被控制的，从眼睛中神经元之间的连接变化到整个基因组的遗传变异。”

编译自/ScitechDaily