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研究揭示蘭花螳螂體色程序性轉(zhuǎn)變的奧秘和意義
作者：朱漢斌         來源：中國科學報
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華南師范大學生命科學學院教授李勝團隊聯(lián)合北京大學教授張蔚團隊、浙江大學教授陳學新團隊在國家自然科學基金重點國際合作研究項目、面上項目、青年項目等資助下，研究揭示了蘭花螳螂體色程序性轉(zhuǎn)變的分子基礎(chǔ)和進化生態(tài)學功能。5月30日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-生態(tài)與演化》，并受邀請撰寫同期專題研究簡報。
在自然界的神奇舞臺上，蘭花螳螂以其酷似花朵的粉白色外表被譽為“會走動的花”。但鮮為人知的是，這些天生的偽裝大師在剛出生時卻披著醒目的黑紅外衣，經(jīng)第一次蛻皮后，其體色急劇轉(zhuǎn)變?yōu)榉郯左w色，這種體色的程序性轉(zhuǎn)變宛如經(jīng)歷了一場精心設(shè)計的“換裝秀”。體色程序性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象雖然在自然界中普遍存在，但其背后的分子機制和進化生態(tài)學功能并不清楚。
為探尋蘭花螳螂體色程序性轉(zhuǎn)變背后的奧秘，李勝團隊首先通過多組學分析、質(zhì)譜鑒定、色素追蹤以及氧化還原態(tài)分析等，解碼了這一神奇過程的分子劇本，其中涉及黑色素、眼色素（紅色）的消褪，以及尿酸（白色）的重新積累。
在揭示體色轉(zhuǎn)變的物質(zhì)基礎(chǔ)后，研究人員進一步闡釋了其中的分子和調(diào)控機制。通過基因組學分析，他們發(fā)現(xiàn)蘭花螳螂基因組中ABCG家族色素轉(zhuǎn)運蛋白在蘭花螳螂中出現(xiàn)了急劇擴張，并在正選擇壓力下誕生了一類新的色素轉(zhuǎn)運蛋白（Redboy），它們大約在2.84-1.97億年前與已知的色素轉(zhuǎn)運蛋白OK在多新翅類昆蟲中分化。
抑制該基因表達后，一齡蘭花螳螂蛻皮后紅色眼色素在表皮中出現(xiàn)嚴重積滯（據(jù)此，該基因被命名為“紅孩兒，Redboy”）；并且導致高齡蘭花螳螂無法在表皮中積累白色的尿酸。Redboy既可以負責眼色素的轉(zhuǎn)運，又可以負責尿酸的轉(zhuǎn)運，該發(fā)現(xiàn)不僅首次揭示了昆蟲ABCG轉(zhuǎn)運蛋白的雙重色素調(diào)控功能，更為生物擬態(tài)和偽裝的進化提供了關(guān)鍵的分子證據(jù)。
在破解蘭花螳螂體色轉(zhuǎn)變的分子密碼后，研究人員通過多維度實驗揭示了這些色彩變化的生態(tài)智慧。通過反射光譜、視覺擬合以及行為學試驗，他們分析了蘭花螳螂不同體色的生態(tài)學功能，證實了蘭花螳螂一齡若蟲通過擬態(tài)蝽類若蟲而逃避天敵；在高齡若蟲中通過偽裝為花，一方面迷惑訪花昆蟲，另一方面逃避鳥類等天敵捕食。
上述研究發(fā)現(xiàn)不僅解釋了蘭花螳螂奇特體色變化的生態(tài)意義，更展示了自然選擇如何通過精妙的分子調(diào)控，塑造出如此完美的生態(tài)適應(yīng)策略。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02737-0
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