南非甲虫雏菊， 白花海棠，长期以来一直以其类似于雌性苍蝇的独特花瓣结构吸引着科学家，吸引雄性苍蝇为植物授粉。 Roman Kellenberger 及其同事最近的一项研究发表在 当代生物学， 揭示了 这种三维欺骗背后的迷人机制，它重新利用现有的基因来创造一个非常有说服力的模仿。
研究人员在雏菊的花瓣中发现了三组基因，这些基因负责构建人造苍蝇，所有这些基因都已经在植物中发挥了其他功能。 第一组管理铁分配，第二组促进根毛生长，第三组调节开花。 雏菊通过以新颖的方式利用这些基因集来实现其非凡的欺骗。
铁移动基因改变了花瓣的色素沉着，将自然的红紫色调变成更像苍蝇的蓝绿色调。 根毛基因导致花瓣上的毛发扩张，形成纹理，而第三个基因组确保假苍蝇出现在花瓣上的随机位置。
“这株雏菊并没有进化出一种新的‘造蝇’基因。 相反，它做了一些更聪明的事情——它汇集了现有的基因，这些基因已经在植物的不同部分做了其他事情，在花瓣上形成一个复杂的斑点来欺骗雄性苍蝇，”该研究的资深作者贝弗利格洛弗教授说， 在一份新闻稿中.
一只苍蝇降落在 白花海棠, 失望的约会。
这种策略提供了进化优势，吸引了更多的传粉者到雏菊身边，这在其南非严酷的沙漠栖息地中至关重要。 短暂的雨季为植物开花、授粉和在死亡前结籽留下了一个小窗口，这使得传粉者的竞争非常激烈。 带有假瓢虫的花瓣让南非雏菊脱颖而出。
性欺骗雏菊及其植物群在进化方面相对年轻，估计年龄在 1.5 到 2 万年之间。 花瓣上假蝇斑的迅速出现显示了雏菊非凡的适应性。
“我们原本以为像人造果蝇这样复杂的东西需要很长时间才能进化，涉及大量的基因和突变。但实际上，通过将三组现有的基因结合起来，进化速度要快得多，”该研究的第一作者罗曼·凯伦伯格博士说。
为了得出他们的结论，研究人员比较了同一雏菊类型中有和没有假蝇的花瓣中激活的基因。 他们还分析了一种表现出简单斑点图案的不同雏菊类型，帮助他们识别特别参与在其上形成复杂斑点的基因。 白花海棠的花瓣。
这种南非雏菊是已知的唯一一种在花瓣上长出多只假蝇的花。 同一家族中的其他雏菊表现出更简单的斑点图案，例如花瓣周围的环，这对真正的苍蝇来说不太可信。 通过比较家谱中的各种雏菊，研究人员能够确定假苍蝇的进化顺序：首先是颜色变化，然后是随机定位，最后是质地。
“这几乎就像在很短的时间内进化出一个全新的器官。雄蝇不会在只有简单斑点的花朵上停留太久，但它们却被这些假苍蝇深深吸引，以至于会花更多的时间试图交配，并将更多的花粉蹭到花朵上——帮助花朵授粉，”凯伦伯格说。
在他们的文章中，Kellenberger 及其同事得出结论：
我们的研究指出了进一步研究潜在进化-发育过程的几个方向。 首先，组织特异性基因表达和蛋白质相互作用研究可能会揭示花瓣斑点形成背后的遗传途径的更多要素。 二、转基因操作 白花蛇舌草 或许可以对被协同选择的遗传元件进行功能验证。第三，对不同形态型及其杂交种进行基因组比较，或许可以进一步阐明植物性欺骗的进化轨迹。总而言之，这些分析可能有助于更好地理解基因协同选择的一般机制，包括其遗传起始、精细调控以及可能产生的多效性。——凯伦伯格 等。 2023
这些发现为植物非凡的适应能力和将现有遗传机制重新用于新功能的能力提供了宝贵的见解，展现了自然界非凡的韧性和创造力。
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Kellenberger, RT, Ponraj, U., Delahaie, B., Fattorini, R., Balk, J., Lopez-Gomollon, S., Müller, KH, Ellis, AG 和 Glover, BJ (2023) “多基因共同选择是性欺骗花快速进化的基础 白花海棠“ 当前生物学：CB, 0(0)。 可在： https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.03.003.
