新加坡国立大学研究揭示：DNA“开关”调控热带蝴蝶翅膀图案的季节性变化

2025年10月25日，新加坡国立大学（NUS）的科研团队在《自然-生态与进化》期刊上发表了一项突破性研究，揭示了一个简单的DNA“开关”如何帮助热带蝴蝶根据季节温度变化，灵活调整翅膀上眼斑的大小。这一发现不仅解开了生物季节性可塑性的部分遗传机制，也为理解生物在气候变化背景下的适应能力提供了新视角。

昆虫在面对环境变化时，常展现出惊人的适应能力，其中一些物种甚至能随季节更替改变体色。这种被称为“季节性可塑性”的现象，有助于它们在多变的环境中生存，但其背后的进化机制长期以来一直是未解之谜。

由Antónia Monteiro教授领导的新加坡国立大学生物科学系团队，以非洲眼蝶Bicyclus anynana为主要研究对象，发现了一段关键的DNA调控序列，能够引导蝴蝶在干季与雨季之间切换翅膀图案。Monteiro教授解释道：“许多热带蝴蝶在旱季和雨季呈现出截然不同的外观。B. anynana就是其中典型代表——它们在雨季翅膀上会形成较大的眼斑，而在旱季眼斑则显著缩小。这种形态变化显著提升了其在各季节环境中的生存几率。”

研究团队确认，调控基因Antennapedia在蝴蝶眼斑发育中扮演了核心角色。该基因的活性会随幼虫发育期间环境温度的变化而增减。在两种不同的眼蝶中，当Antp基因活性受到干扰时，翅膀眼斑的尺寸会减小，尤其是在较高温度条件下，这一效应更为显著，从而证实了Antp在季节性形态调控中的关键作用。

更深入的研究揭示了一个仅在眼蝶类群中存在的、此前未知的DNA启动子序列。该启动子能特异性在眼斑中央细胞中激活Antp基因的表达。当这一“遗传开关”被抑制后，蝴蝶根据温度调整眼斑大小的能力明显下降，表明该调控元件对其环境适应性的进化具有重要贡献。

论文第一作者田申博士（现任中国科学院昆虫进化研究所研究员）补充道：“令人惊讶的是，一个看似简单的遗传开关，竟能决定整个昆虫类群对环境变化的复杂响应。这一发现为后续研究其他调控元件在生物适应性进化中的作用开辟了新路径，也为评估气候变化对生物多样性的影响提供了遗传学依据。”

该研究进一步提出，Antp启动子的起源、该基因被招募至眼斑发育通路的过程，以及眼斑大小对温度的可塑性响应，可能大致同步发生于约6000万年前，共同推动了这一独特生态适应特征的演化。