Биологи Университета Дьюка эволюционировали сложной черты в лаборатории -- используя давление выбора навести hornworms табака для того чтобы эволюционировать двойной черты поворачивать черной или зеленой в зависимости от температуры во время их развития.
Биологи также демонстрировали основной гормональный механизм кладя развитие в основу таких двойных черт.
Их эксперименты, они сказали, проницательность предложения важная в как сложные черты включая много генов консервируют скачком «цветение» в развитии организма.
Исследователя -- Профессор Биологии Frederik Nijhout и аспирант Yuichiro Suzuki -- опубликовал их заключения в Науке. Их работа была фондирована Национальным фондом.
Сложные черты, или «polyphenisms,» они изучили примеры в которых животные с таким же генетическим составом могут произвести довольно различные черты, или фенотипы, в различных окружающих средах. Например, genetically идентичные муравеи консервируют перерасти в ферзи, воины, или работники, согласно их предыдущей гормональной окружающей среде. Или, такая же бабочка может принять очень различный колорит в зиме или лете. Вид polyphenism также правоподобн на работе в млекопитающих -- например в сезонном развитии antlers или изменений в цветах plumage или пальто, сказал Nijhout и Suzuki.
Пока биологи понимали polyphenisms основного машинного оборудования основные, тайна остала как такие сложные черты, которые включают перегласовки в множественные гены, смогли эволюционировать и упорствовать.
«Она длинние что polyphenisms проконтролированы инкретями, при мозг воспринимая относящие к окружающей среде сигналы и изменяя картину гормональных секретирований,» сказала Nijhout. «В свою очередь, эти гормональные картины поворачивают комплекты генов включено-выключено для того чтобы произвести различные черты. Однако, мы поняли только отработочный механизм, и как возможно с одиночным геномом в животном произвести 2 очень различных фенотипа,» он сказал.
«Были теоретические модели для того чтобы объяснить постепеновский механизм -- как селективные давления могут поддерживать polyphenisms в населенности, и почему они не сходится постепенно в одну форму или другие,» сказал Nijhout. «Только никто всегда начинало с видом который не имел polyphenism и производило brandnew polyphenism. Такая демонстрация смогла предложить важные проницательности в постепеновский механизм кладя такие черты в основу.»
В их экспериментах, Suzuki и Nijhout выбрали вид перст-определенного размер hornworm табака, sexta Manduca, которое нормально производит только зеленых личинок. Потому Что родственный вид, quinquemaculata Manduca, начинает черных или зеленых личинок подвергано действию для того чтобы понизить или более высокие температуры, исследователя теоретизировали что они смогли использовать удары температуры для того чтобы эволюционировать подобного polyphenism в sexta M.
Suzuki и Nijhout дирижировали их эксперименты на черной форме мутанта sexta M., которое черно из-за более низкой продукции ключевой вызванной инкрети ювенильной инкретью. Они подвергли черным гусеницам мутанта к жаре во время критического периода, и над множественными поколениями выбранными для 2 различных линий гусениц мутанта. Одна polyphenic линия была выбрана для того чтобы показать увеличенную празелень на термической обработке, и одна monophenic линия выбранная для того чтобы показать уменьшила изменение цвета на термической обработке.
После поднимать и выбирать 10 поколений гусениц, с около 300 гусеницами в поколение, исследователя нашли что они, деиствительно, создали 2 определенных напряжения. Polyphenic напряжение начало бы зеленый цвет на более высоких температурах, изменяя скачком на температуре около 28 градусов C. (83 градусов F.) В контрасте, monophenic напряжение остало черным на всех температурах.
Исследователя смогли сравнить эти напряжения для того чтобы понять начало polyphenism. Их эксперименты показали что было уровнем ювенильной инкрети в гусеницах которые отрегулировали повернут ли они черноту или зеленый цвет.
Например, путем прикладывать пятно ювенильной инкрети извлеченное от зеленой гусеницы к черной гусенице во время критического периода, Suzuki смогло произвести зеленое пятно на той гусенице.
Также, путем затягивать малюсенькую петлю вокруг головки превращаясь гусеницы для того чтобы предотвратить ювенильную инкреть -- произведено в головке -- от пропускать к остальноям тела heated polyphenic глиста, Suzuki смогло предотвратить гусеницу от поворачивая зеленого цвета.
Согласно Nijhout, поколение polyphenism в гусенице демонстрирует постепеновское вызванное явление «генетической вмещаемостью.» В этом процессе, перегласовка в регламентационном тропа как гормональное тропа изменяет гормональный уровень для того чтобы принести ее ближе к уровню порога который смог быть повлиян на относящим к окружающей среде изменением.