科学家发现了使大黄蜂条纹着色的遗传途径

虽然的大多数人可能认为大黄蜂是标准的黄色和黑色品种，但估计有 260 种蜜蜂具有大约 400 种不同的颜色图案。许多人将大黄蜂与不同颜色联系在一起的一个原因是，进化可以影响多个蜜蜂物种在特定地理区域共享相似的颜色模式，科学家称之为模仿。

当多个物种模仿彼此的模式时，它们会警告特定区域内的潜在捕食者，当它们看到这些颜色时，可能会受到痛苦的刺痛。在世界其他地方，蜜蜂使用黑色、橙色、红色、黄色和白色的调色板来创建共享警告信号。

现在，研究人员正在更多地了解进化遗传学在塑造独特的颜色模式中所扮演的角色，这些模式赋予不同的蜜蜂物种它们的区域耀斑。

在一项研究中，研究人员报告了一个主要的发育基因 Hox 基因如何开启一组复杂的下游基因，这些基因最终驱动蜜蜂色素沉着的节段变化。

“在之前的一篇论文中，我们无法解释被称为 Abdominal-B 的 Hox 基因的变化如何导致为这些蜜蜂着色的色素发生变化，”海因斯说。“在这篇特别的论文中，我们试图填补这一空白，并了解第一个基因所针对的基因是什么，以及最终导致这些模拟颜色差异的事件级联是什么。”

研究人员在最近一期的Genome Biology and Evolution杂志上报告了他们的发现，他们发现针对一个主要发育基因的基因组靶向可以改变几个黑色素基因，而不仅仅是一种特定的酶，以加强这些颜色特征。他们还说，这项研究增加了有关参与一种叫做褐黑素的色素产生的基因的知识。已知这种色素参与脊椎动物的红色着色，但直到最近才发现发生在昆虫中。

根据海因斯的说法，在了解这些蜜蜂的进化遗传学方面还有很多工作要做。“了解了这些基因，我们现在有可能研究这么多不同的蜜蜂物种以及它们是如何多样化的，”海因斯说。“所以，并不是说一旦我们在这里完成了，我们就完成了。考虑到这些蜜蜂的多样性，这一发现还有很多事情要做。这只是真正的第一步。”

研究人员在研究进化遗传学时倾向于使用某些生物或模型生物，因为它们方便且易于研究。这是为数不多的研究在这些经过充分研究的生物体或非模型之外的着色基因的研究之一。研究非模型系统使研究人员能够了解自然界中一些最特殊的形式多样化的演变，例如这种颜色辐射。

“这确实增加了非模型的进化遗传研究，这是一个不断发展的领域，而且该领域也在扩大以更具比较性，”海因斯说。“随着我们的前进，研究人员将研究基因和基因通路如何在更广泛的物种多样性中进化。”

计算成本高昂的研究：拯救的咆哮

“高性能计算能力的使用使这种类型的研究更易于管理和重现。” 宾夕法尼亚州立大学前博士生和 ICDS 学生附属机构、阿拉巴马大学生物科学博士后研究员、该研究的第一作者 Sarthok Rahman 说。

研究人员依靠计算与数据科学研究所的 Roar 超级计算机为蜜蜂的基因表达研究提供计算能力。

“我们在 Genomics Core Facility 中进行测序，然后我们主要使用操作服务器进行差异基因表达分析。因为它是一种非模式生物，我们还必须使用来自果蝇和小鼠的其他基因组来源，例如，搜索基因并分配身份，”拉赫曼说。“这些分析在计算上可能非常昂贵，如果在日常笔记本电脑或台式机上进行，将花费大量时间，这就是我们使用 ICDS 超级计算设施来处理这篇论文和之前的论文的原因。”

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