CRISPR adjustable butterfly wings the color and the flake structure! Or will be used for manufacturing bright colors…

蝴蝶翅膀鳞片的色素与精妙的结构共同组成了斑斓的颜色与图&#26696 ;，帮助它们将自己伪装或吸引异性。在 7 月 3 日的《细胞报道》&# 65288;Cell Reports）上，一篇文章向我们展示了仅仅修改几个色素基因是如何&# 25913;变翅膀鳞片的颜色与形态的。

研究人员使用了 CRISPR/Cas9技术对生活在东非的偏瞳蔽眼蝶（Bicyclus anynana，或称丛林& #26012;眼褐蝶）的翅膀颜色进行修改，结果发现除颜色外，鳞片的表面&# 32467;构与硬度也都发生了变化。研究结果表明，色素基因在翅膀 鳞片的形成过程中具有双重作用。

图丨生活在非洲的偏瞳蔽眼蝶野生型（左）与黑色素通路 yellow基因突& #21464;型（右）

“我们的研究表明，翅膀鳞片的颜色和结构是密切相关的&#Identification Number of 65292;& #22240;为色素分子也会影响鳞片的结构&#Identification Number of 65292;”本文高级作者、任职于新加&# 22369;国立大学理学院及耶鲁-新加坡国立大学联合学院的生物学家 Antónia Monteiro 说 。“产生蝴蝶翅膀色素的黑色素通路的一些最终产物，在鳞片色素形& #25104;和鳞片形态上均发挥一定的作用。”

博士后研究员 Yuji Matsuoka 使用 CRISPR/Cas9技术人为使偏瞳蔽眼蝶的 5 个基因失活，以深 入了解每个基因在蝴蝶翅膀颜色中的作用。令人惊讶的是&#Identification Number of 65292;这些突变也细微地改变了翅膀鳞片结构。当一种突变&#38459 ;断多巴-黑色素生成时，额外的一层几丁质——一种外骨骼的纤维成分 ，水平地在翅膀鳞片的上表面形成。同时，当另一种阻断多巴胺-黑 色素合成基因突变时&#Identification Number of 65292;几丁质在鳞片上垂直地形成。

“一些蝴蝶并不产生相应的色素也可以拥有鲜艳的色彩，这是 由于它们的鳞片上有一层几丁质薄膜，薄膜能够与射入的光线&# 24178;涉，形成一种被称为& ‘ ;结构性颜色& rsquo;的阴影。”Monteiro 说。“反射&#33258 ;几丁质薄层上表面与下表面的光束会相互干涉&#Identification Number of 65292;而产生颜色取决 于薄膜的厚度。所以在这种情况下，我们的结果或许会很有趣。”

图丨通过删除黑色素合成中的 yellow 与 DDC基因能够同时改变偏瞳蔽眼蝶翅 膀鳞片的颜色与形态。

翅膀的颜色和图案对于蝴蝶躲避捕食者和向潜在配偶发出信号&#33267 ;关重要；如果实验室中引入的突变是自然发生的，它们可能& #20250;危及昆虫的生存和繁殖。“蝴蝶的颜色一直被认为是色素性或结&# 26500;性的，但我们的工作确定了第一个可能会同时限制这两种颜色形&#25104 ;的进化相关候选基因。”Monteiro说。

“翼鳞片的形态高度分化；然而，蝴蝶翅膀的发育背后的遗传和分子机制才刚刚开始被研究，而黑色素相关产物是在这一过程中 可能发挥作用的多种分子之一&#Identification Number of 65292;”Matsuoka 说。“接下来使用其他品种蝴蝶& #21450;其他的昆虫表皮成分的研究，将帮助我们更好、更深入地理解蝴蝶& #32709;膀鳞片的进化和发育过程。”

图丨偏瞳蔽眼蝶翅膀鳞片上的眼状斑点颜色，随着黑色素合成相&# 20851;基因突变而变化。Yellow基因突变（左），野生型（中），及 DDC基因突变（ 右）。

“如果我们研究清楚生物颜色的发育遗传学，未来的生物技术公&#21496 ;将能够通过生物工程，基于蝴蝶鳞片的原理，来生成生动的、明亮&#30340 ;色彩，而不是用金属通过纳米制造来生成它们，纳米技术目前仍是&#38750 ;常困难的事情，”Monteiro 说。“这些以几丁质为基础的颜色将是持久&# 30340;、可生物降解的&#Identification Number of 65292;并且对环境无害。 ”

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编辑：杨冠男

校审:XHR

参考：

https://phys.org/news/2018-07-scientists-crispr-tweak-butterfly-wing.html返回搜狐，查看更多

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