Duke University biologer har evolved ett komplext drag i laboratoriumet -- använda pressa av valet för att framkalla tobakhornworms att evolve dubbeldraget av den roterande svarten eller att göra grön beroende av temperaturen under deras utveckling.
Biologerna har också visat den bakomliggande grundläggande hormonal mekanismen evolutionen av sådan dubbeldrag.
Deras experiment, sade de, viktig inblick för erbjudande in i hur komplexa drag som gäller många gener på burk plötsligt ”blomningen” i en organism evolution.
Forskarna -- Professor av Biologi Frederik Nijhout och doktorand Yuichiro Suzuki -- publicerade deras rön i Vetenskap. Deras arbete betalades av Nationalet Science Foundation.
De komplexa dragen, eller ”polyphenisms,” är de som är utstuderade anföra som exempel i vilka djur med den samma genetiska makeupen kan olika drag för jordbruksprodukter ganska, eller fenotyper, i olika miljöer. Till exempel kan genetiskt identiska myror framkalla in i drottningar, soldater eller arbetare, enligt deras hormonal miljö för tidig sort. Eller kan den samma fjärilen anta mycket olik coloration i vinter eller sommar. En sort av polyphenismen är också rimlig på arbete i däggdjur -- till exempel i den säsongsbetonade utvecklingen av horn på kronhjort eller ändringar i plumage eller täcka färgar, sade Nijhout och Suzuki.
Stundbiologer har förstått de bakomliggande polyphenismsna för grundläggande maskineri, återstod gåtan hur sådan komplexa drag, som gäller mutationar i multipelgener, kunde evolve och framhärda.
”Är Den långt som vars bekant, att polyphenisms kontrolleras av hormon, med den miljö- hjärnavkänningen signalerar, och förändra mönstra av hormonal secretions,”, sade Nijhout. ”I sin tur, mönstrar dessa hormonal vänduppsättningar av gener som är 'På/av' till olika drag för jordbruksprodukter. Emellertid förstod vi endast den utvecklings- mekanismen, och, hur det är möjligheten med en singelgenom i ett djur till jordbruksprodukter två mycket olika fenotyper,”, sade han.
”Hade Det funnits teoretiskt modellerar för att förklara den evolutions- mekanismen -- hur selektivt pressar kan underhålla polyphenisms i en befolkning, och därför de inte konvergerar gradvist in i en bildar eller, another,”, sade Nijhout. ”Bara inget någonsin hade startat med art, som inte hade en polyphenism, och hade frambragt en brandnew polyphenism. En Sådan demonstration kunde erbjuda viktiga inblickar in i de bakomliggande sådan dragen för den evolutions- mekanismen.”,
I deras experiment valde Suzuki och Nijhout art av fingra-storleksanpassad tobakhornworm, Manducasextaen, som producerar normalt endast gröna larvae. Därför Att den släkta arten, Manducaquinquemaculata, framkallar svart, eller gräsplanlarvae, när De är utsatt att fälla ned eller, högre temperaturer, forskarna theorized att de kunde använda temperatur chockar för att evolve en liknande polyphenism i M.-sexta.
Suzuki och Nijhout förade deras experiment på en svart mutant bildar av M.-sextaen, som är svart på grund av lägre produktion av ett nyckel- hormon som kallas det barnsliga hormonet. De betvingade de svart mutantcaterpillarsna för att värma under en kritisk period, och över multipelutvecklingar som är utvalda för olika två, fodrar av mutantcaterpillars. Polyphenic Man fodrar var utvald att visa att ökande greenness värmer på - behandling och monophenic man fodrar utvalt till den minskade showen färgar ändring på värmer - behandling.
Når att ha fostrat och de har valt tio utvecklingar av caterpillars, med omkring 300 caterpillars per utvecklingen, grundar forskarna att de, hade sannerligen skapat de distinkt tvåna anstränger. De polyphenic anstränger skulle framkallar en gräsplan färgar på högre temperaturer som plötsligt förändrar sig på en temperatur av omkring 28 grader C. (83 grader F.) I kontrast, det monophenic anstränger återstående svart alls temperaturer.
Forskarna kunde jämföra dessa anstränger för att förstå beskärningen av polyphenismen. Deras experiment avslöjde att den var det jämnt av det barnsliga hormonet i caterpillarsna som reglerade dem skulle huruvida vändsvart eller gräsplan.
Till exempel genom att applicera en fläck av det barnsliga hormonet utdragen från en grön caterpillar till en svart caterpillar under en kritisk period, kunde Suzuki jordbruksprodukter en grön fläck på den caterpillar.
Också genom att dra åt en mycket liten fälla runt om en framkallande caterpillars huvud för att förhindra det barnsliga hormonet -- producerat i huvudet -- från att flöda till vila av förkroppsliga av det upphettade polyphenic avmaska, Suzuki kunde förhindra caterpillaren från roterande gräsplan.
Enligt Nijhout visar utvecklingen av polyphenismen i caterpillaren ett evolutions- fenomen som kallas ”genetiskt boende.”, I detta processaa ändrar en mutation i en reglerande bana liksom en hormonal bana det hormonal jämnt för att komma med det närmare en jämn ingång som kunde påverkas av miljö- variation.