猴花散发出丰富多彩的色彩，从黄色到粉红色再到深橙红色。但大约在 500 万年前，其中一些失去了黄色。在 2 月 10 日出版的《科学》杂志上，康涅狄格大学的植物学家解释了抛弃黄色素的基因发生了什么，以及对物种进化的影响。

猴花以在其他植物无法生长的恶劣、富含矿物质的土壤中生长而闻名。它们的形状和颜色也多种多样。Monkeyflowers 还提供了一个教科书示例，说明单基因变化如何产生新物种。在这种情况下，一种猴花物种失去了花瓣中的黄色色素，但在大约 500 万年前获得了粉红色，吸引了蜜蜂进行授粉。后来，一个后代物种在一个名为 YUP 的基因中积累了突变，该基因恢复了黄色素并导致了红色花朵的产生。该物种不再吸引蜜蜂。相反，蜂鸟给它授粉，从基因上分离出红色花朵并创造了一个新物种。

 

康涅狄格大学植物学家 Yaowu Yuan 和博士后研究员 Mei Liang（现为华南农业大学教授）与来自其他四个研究所的合作者现在已经准确地展示了哪个基因发生了变化以防止猴花变黄。他们的研究发表在本周的《科学》杂志上，为新基因创造表型多样性甚至新物种的理论增添了分量。

 

所讨论的 YUP 基因位于 monkeyflower 基因组的一个位点（区域），该位点具有三个新基因。这些新基因未在该组以外的物种中发现。它们是来自猴花基因组其他部分的其他基因的副本。特别是，YUP 是一个与颜色无关的预先存在的基因的部分复制品。

 

一个标准的遗传学信念是，部分重复基因调节它们的来源基因；这些基因不太可能影响不相关的基因。Liang 不顾 Yuan 的建议，决定调查这些基因的作用，Yuan 认为这是浪费时间。但 Liang 的坚持得到了回报：她发现 YUP 基因实际上是针对植物类胡萝卜素的主要调节因子，类胡萝卜素是使猴花和其他植物变黄的色素。YUP 产生了许多抑制类胡萝卜素基因的小 RNA。很少有基因产生小 RNA 影响对创造新物种重要的性状的例子。

Mimulus 属植物（猴花）的花色和形状多种多样。图片来源：Yuan Mimulus 实验室，Pete Morenus/UConn

“这段经历真的告诉我，不要用‘传统智慧’来约束自己是多么重要，”袁说。YUP 不仅调节与其完全无关的基因；Yuan 说，同一位点的另外两个基因也会影响猴花的颜色。

 

这三个基因的独特性，仅在少数密切相关的猴花中发现，是新物种如何进化的重要线索。

 

“几乎每个物种都有独特的基因，称为‘特定分类群’，因为它们只存在于一小部分物种中。在大多数情况下，我们不知道这些基因的作用，”袁说。这项研究表明，这些分类单元特定基因可能是新物种的关键。此前，许多遗传学家和进化生物学家认为，正是许多不同物种共有的共同基因表达发生了变化，才将它们区分开来，而少量的异质基因不太可能很重要。

 

“我们认为我们对进化的了解足以做出预测。但现在我们意识到我们真的不了解。进化是如此不可预测，”袁说。

他的实验室现在正在研究猴花基因组如何在空间上控制色素的产生。例如，一些猴花的上花瓣完全是白色的，而下花瓣则有颜色。Yuan 和他的同事想知道这些植物是如何只抑制花朵某些部位的色素的。

编辑：付鹏

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