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      科學(xué)家使用CRISPR來調(diào)整蝴蝶翅膀顏色改變翼鱗表面結(jié)構(gòu)
      
			
      
				2019-04-11 15:37:04
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      顏料和蝴蝶翅膀鱗片的精細(xì)結(jié)構(gòu)共同作用，產(chǎn)生顏色和圖案的馬賽克，有助于昆蟲偽裝或吸引配偶。7月3日，在Cell Reports雜志上，科學(xué)家展示了如何只需要一些色素基因來改變翼鱗的顏色和形態(tài)。研究人員使用CRISPR / Cas9來調(diào)整東非Bicyclus anynana的瞇眼棕色蝴蝶的翅膀顏色，發(fā)現(xiàn)它導(dǎo)致鱗片的表面結(jié)構(gòu)和剛度以及顏色發(fā)生變化。結(jié)果顯示色素沉著基因在翼鱗的形成中具有雙重作用。
      

      科學(xué)家使用CRISPR來調(diào)整蝴蝶翅膀顏色改變翼鱗表面結(jié)構(gòu)
      

      “我們的研究表明，翼鱗的顏色和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因?yàn)樯胤肿右灿绊戺[片的結(jié)構(gòu)，”資深作者AntóniaMonteiro說，他是新加坡國立大學(xué)理學(xué)院和新加坡耶魯大學(xué)新生學(xué)院的生物學(xué)家。 。“產(chǎn)生蝴蝶翅膀色素的黑色素途徑的一些終產(chǎn)物在鱗片色素沉著和鱗片形態(tài)中起作用。”
      

      博士后Yuji Matsuoka使用CRISPR / Cas9人工禁用了5種B. anynana的色素基因，以更好地了解每種色素對蝴蝶翅膀顏色的貢獻(xiàn)。令人驚訝的是，突變也改變了翼鱗結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。當(dāng)突變阻止產(chǎn)生色素多巴 - 黑色素時(shí)，額外的甲殼質(zhì)片(外骨骼的纖維組分)水平地形成在翼鱗的上表面上。當(dāng)不同的突變阻斷了色素多巴胺 - 黑色素時(shí)，出現(xiàn)了幾丁質(zhì)的垂直葉片。
      

      “有些蝴蝶可以通過在其鱗片上放置簡單的甲殼素薄膜來產(chǎn)生鮮明的色調(diào)，干擾入射光以產(chǎn)生被稱為結(jié)構(gòu)色的色調(diào)而不產(chǎn)生相應(yīng)的色素，”Monteiro說。“從甲殼質(zhì)層的頂部和底部表面反射的光束可以相互干擾，并根據(jù)膠片的厚度強(qiáng)調(diào)特定的顏色，因此我們的結(jié)果在這種情況下可能會很有趣。”
      

      翅膀的顏色和圖案對于蝴蝶躲避掠食者和發(fā)出潛在配偶信號至關(guān)重要;如果實(shí)驗(yàn)室中引入的突變是自然發(fā)生的，它們可能會危害昆蟲的生存和繁殖。“蝴蝶顏色一直被描述為顏料或結(jié)構(gòu)，但我們的工作確定了第一個(gè)可能限制這兩種顏色形成的候選基因，”Monteiro說。
      

      “翅膀鱗片的形態(tài)高度分化;然而，蝴蝶翅膀鱗片發(fā)育的基因和分子機(jī)制剛剛開始研究，黑色素產(chǎn)品是可能在這個(gè)過程中發(fā)揮作用的多種分子之一，”松岡。“利用其他蝴蝶物種和其他表皮組成的進(jìn)一步研究將有助于我們更多地了解蝴蝶翅膀鱗片的演變和發(fā)展。”
      

      “如果我們了解顏色的發(fā)展遺傳學(xué)，未來的生物技術(shù)公司可能能夠通過基于蝴蝶鱗片的生物工程生成鮮艷，絢麗的色彩，而不是使用金屬納米制造它們，這是目前非常難以做到的，“蒙泰羅說。“這些基于甲殼素的顏色將持久，可生物降解，并且環(huán)保。”
      
			

			
        
      
			
      
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