【本报记者 综合报道】

一项针对南美多条蝴蝶谱系及一种昼飞蛾的研究显示，趋同进化在遗传层面可能遵循高度一致的“脚本”。研究团队发现，这些远缘鳞翅目物种在形成相似的拟态翅膀色彩图案时，反复使用了相同的两个基因及相似的调控机制。相关成果已发表于《公共科学图书馆·生物学》（PLoS Biology）。

多条远缘谱系共享相似拟态图案

该研究由约克大学 Kanchon Dasmahapatra 教授及其同事主导，聚焦多个新热带地区的拟态鳞翅目谱系。这些谱系在约1亿至1.2亿年前发生分化，包括七种伊托米尼（Ithomiini）和 Heliconius 蝴蝶，以及一种昼飞的 Chetone 蛾。

研究对象均生活在南美雨林中，拥有相似的翅膀色彩图案，用以向捕食者发出警示信号，这一现象被称为拟态。研究团队的目标是识别控制这七种远缘物种相似拟态色彩图案的关键基因。

Dasmahapatra 表示，趋同或平行进化可被视为一种“自然实验”，即不相关物种在类似选择压力下独立进化出相似性状，这有助于了解进化过程的可重复性和一定程度的可预测性。

重复使用同一对关键基因

研究结果显示，尽管这些蝴蝶和蛾类在系统发育上关系疏远，它们在进化出几乎相同的翅膀色彩图案时，反复使用了同样的两个基因——ivory 和 optix。

团队指出，不同蝴蝶物种的遗传变化主要发生在基因周围类似的“开关”区域，而非基因本身。这些调控区域决定相关基因在何时、何处以及以何种强度被开启或关闭，从而塑造出相似的色彩图案。

研究还发现，在所分析的蛾类物种中，存在一段大规模 DNA 序列发生反向翻转的倒位现象，其作用方式与其中一种蝴蝶所采用的遗传机制高度相似。作者认为，这表明在高度分化的谱系中，性状趋同不仅体现在表型上，也可由相近的遗传结构变化支撑。

基因重用凸显进化的可预测性

研究团队指出，不同物种间的性状趋同可以由不同基因的变化引起，也可以通过对相同基因的反复“重用”实现。所谓基因重用，既可能源于相同基因的独立突变，也可能源于相同等位基因的共享，这些等位基因可能来自祖先遗留的遗传变异，或通过物种间的基因渗入获得。

作者表示，基因重用在亲缘关系较近的谱系中被认为更为常见，或在发育途径受限于共同“适应峰”时更易发生。本次研究则在分化时间长达约1亿至1.2亿年的远缘谱系中，观察到对同一遗传“工具箱”的反复调用。

Dasmahapatra 称，趋同进化在生命树中广泛存在，但以往较少有机会在遗传层面系统解析这一现象。通过对七条蝴蝶谱系及一种昼飞蛾的分析，团队展示了进化在特定性状上的高度可重复性：自恐龙时代以来，蝴蝶和蛾类在形成相似色彩图案时，多次使用了相同的遗传机制。

拟态与长期保守的遗传基础

威康桑格研究所的 Joana Meier 表示，这些远缘蝴蝶和蛾类对鸟类等捕食者而言均具有毒性且味道难闻。它们在外观上高度相似，是因为当鸟类一旦学会某种特定色彩图案意味着“有毒、不可食用”后，其他物种展示相同的警示色彩便具有生存优势。

Meier 指出，本研究显示这些警示色彩之所以特别常见，与其在遗传层面具有高度保守的基础有关。在约1.2亿年的时间尺度上，相关遗传机制保持稳定，使得不同谱系在类似选择压力下较易再次进化出相同或相近的色彩图案。

研究团队认为，这些发现表明，进化过程并非完全随机的“掷骰子”，在特定性状和特定遗传背景下，进化路径可能比此前认识的更具可预测性。

据介绍，该研究论文题为《遗传平行性支撑鳞翅目120百万年趋同拟态色彩的进化》（Genetic parallelism underlies 120 million years of convergent mimicry in Lepidoptera），作者为 Y. Ben Chehida 等，发表于 2026 年《PLoS Biology》24 卷第4期（e3003742），DOI 为 10.1371/journal.pbio.3003742。