デューク大学の生物学者は実験室の複雑な特性を展開させました -- 開発の間に温度によって黒いですか緑回転の二重特性を展開させるためにタバコの hornworms を誘導する選択の圧力を使用して。
生物学者はまたそのような二重特性の改革の下にある基本的なホルモン性のメカニズムを示しました。
実験、多くの遺伝子を含む複雑な特性が有機体の改革の 「花」をどのようにへの不意に缶詰にするか彼らは言いました、提供の重要な洞察力。
研究者 -- 生物学 Frederik Nijhout の教授および大学院生 Yuichiro Suzuki -- 科学の調査結果を出版しました。 作業は全米科学財団によって資金を供給されました。
複雑な特性、か 「polyphenisms」、彼らはです同じ遺伝の構成の動物がかなり異なった特性を作り出すことができるまたは異なった環境の表現型、調査しました例。 例えば、遺伝的に同一の蟻は女王、兵士に、か彼らの早いホルモン性の環境に従って労働者、成長できます。 または、同じ蝶は冬または夏の非常に別の着色を仮定できます。 polyphenism の種類はほ乳類の作業でまた本当らしいです -- 例えば羽またはコートカラーの枝角または変更の季節的な開発で、 Nijhout および Suzuki を言いました。
生物学者が基本的な機械装置の根本的な polyphenisms を理解する間、ミステリーは多重遺伝子で突然変異を含むそのような複雑な特性がどのように展開し、持続できるか残りました。
「それは polyphenisms がホルモンによって制御されること長いです確認されて、環境のシグナルを感じ、ホルモン性の分泌のパターンを変えていて頭脳が」言いました Nijhout を。 「次々と、これらのホルモン性パターンは異なった特性を作り出すために遺伝子のセットをオン/オフ回します。 ただし、私達は進化のメカニズムだけ理解し、 2 つの非常に異なった表現型を作り出すことは動物の単一のゲノムと可能どのようにであるか」と彼は言いました。
「発展のメカニズムを説明する理論モデルがずっとあります -- 選択的な圧力が人口の polyphenisms をどのように維持できる、そしてなぜ 1 つの形式または別のものに次第に一点に集中しないか」、 Nijhout を言いました。 「しかしだれも polyphenism がなかった開始しなかったし、真新しい polyphenism 生成したありますことが種から。 そのようなデモンストレーションはそのような特性の下にある発展のメカニズムに重要な洞察力を提供できます」。
実験では、 Suzuki および Nijhout は指サイズのタバコの hornworm、普通緑の幼虫だけ作り出すタバコスズメガの種を選択しました。 下がるために露出されたときまたは関連種、 Manduca quinquemaculata が、黒いですか緑の幼虫を開発するか、ので M. の sexta の同じような polyphenism を展開させるのに温度の衝撃を使用できることをより高い温度、研究者は学説をたてました。
Suzuki および Nijhout は年少のホルモンと呼出される主ホルモンのより低い生産のために黒い M. の sexta の黒い突然変異体形式の実験を行ないました。 それらは重要な期間の間に、そして突然変異体の幼虫の 2 つのラインに選ばれた多重生成に熱に黒い突然変異体の幼虫を服従させました。 1 つの polyphenic ラインは熱処理の高められた緑を示すために選ばれ示すために選ばれた 1 の monophenic ラインは熱処理にカラー変更を減らしました。
生成ごとの約 300 匹の幼虫が付いている幼虫の 10 匹の生成を、育て、選んだ後、研究者は、全く、 2 つの個別の緊張を作成したことが分りました。 polyphenic 緊張は約 28 の摂氏温度の温度で不意に変わる高温で緑色を開発します。 (83 の華氏温度。) それに対して、 monophenic 緊張はすべての温度で黒く残りました。
研究者は polyphenism の起源を理解するためにこれらの緊張を比較できます。 実験はそれが黒か緑を回すかどうか調整した幼虫の年少のホルモンのレベルだったことを明らかにしました。
例えば、重要な期間の間に緑の幼虫から黒い幼虫に加えることによって得られた年少のホルモンの点を Suzuki はその幼虫の緑の点を作り出すことができます。
また、成長の幼虫のヘッドのまわりで小さい締めなわを年少のホルモンを防ぐためにきつく締めることによって -- ヘッドで作り出される -- から熱くする polyphenic ワームのボディの残りへ流れること、 Suzuki は回転緑から幼虫を防ぐことができます。
Nijhout に従って、幼虫の polyphenism の生成は示します 「遺伝の調節呼出される発展現象を」。と このプロセスでは、ホルモン性のパスのような規定するパスの突然変異は環境の変化によって影響されることができるスレッシュホールドレベルに近い方のそれを持って来るためにホルモン性のレベルを変更します。