一种物种是如何分裂成两个的？最近的研究揭示了某种蛾类物种个体之间时间分离的影响。
一种物种是如何演变为两个？对于生物学家来说，这个问题具有重要意义。一般来说，人们理解物种形成通常发生在一个种群的生物在地理上分离时。如果它们分开很长时间，可能会失去交配的能力。
发表在《英国皇家学会B卷：生物科学》期刊上的一项最新研究展示了一种较少见的物种形成方式。成员在时间上经历分离，而不是像山脉或海洋那样被地理障碍分开。
研究人员将注意力集中在两个在美国东南部重叠生境中栖息的密切相关的蛾类物种上。
“这两种蛾类出奇相似，”研究的主要作者Yash Sondhi表示，他在佛罗里达国际大学及佛罗里达自然史博物馆进行这项研究。“它们的区别主要体现在飞行时间上。”
玫瑰枫蛾，属于Dryocampa属，像是罗尔德·达尔故事中的奇幻创作。它们的厚厚鬃毛像狮子一样，鲜艳的色彩鳞片让人联想到草莓和香蕉的太妃糖。雄性和雌性玫瑰蛾都是夜行性的。
相对而言，粉条橡虫蛾，归类于Anisota属，外观更为低调，展现出微妙的土黄、褐色和泥灰色调。该物种的雌性在黄昏和傍晚活跃，而雄性则更喜欢在白天飞行。
根据Sondhi的说法，先前的研究表明，这两个群体Dryocampa和Anisota的大约380万年前从一个共同祖先进化而来，这在进化的角度上相对较近。Anisota属包括几个物种，所有物种白天活跃，而玫瑰枫蛾是Dryocampa属中唯一的夜行性物种。
Sondhi专注于昆虫视觉生物学，并认为这对蛾类是研究物种活动模式变化时视觉如何适应的绝佳机会。
然而，他的研究出现了意外的转折。
“我最初旨在研究颜色视觉的差异，但我们偶然发现了它们生物钟基因的差异，回想起来这一点很有道理，”Sondhi解释说。
生物钟基因调节植物和动物的昼夜节律，影响着大约24小时内的活动和休眠周期。它们在新陈代谢、细胞生长、血压和体温等方面发挥着重要作用。
对于任何经历活动模式变化的生物，生物钟基因必然会参与其中。“这个系统在所有生物体中都得到了保留，从果蝇到哺乳动物和植物。它们都拥有某种形式的时间保持系统，”他指出。
Sondhi比较了这两种蛾类的转录组。转录组与基因组不同，基因组包含生物体DNA的全部，而转录组仅包括用于产生蛋白质的活跃基因。这使其在研究日间蛋白质表达变化时非常有效。
正如预期的那样，Sondhi识别出这两种蛾类之间表达差异的多个基因。夜行性的玫瑰枫蛾将更多的能量用于嗅觉，而白天活跃的橡虫蛾则表达出更多与视觉相关的基因。
然而，在负责颜色视觉的基因中没有检测到差异。这并不一定意味着它们的颜色视觉是一致的；任何差异可能与敏感性和调节相关，而不是基因的结构成分。
有一个特别的基因引人注目：Disconnected，或称disco，在白天和夜晚的两种物种中表现出不同的表达水平。在果蝇中，disco已知在通过帮助产生介导大脑与身体之间时钟酶的神经元方面发挥间接作用，从而调节昼夜节律。
Sondhi鉴定出的disco基因比果蝇的同类大两倍，并具有额外的锌指——与DNA、RNA和蛋白质直接相互作用的基因功能部分。这表明对disco基因的改变可能促成了玫瑰枫蛾转向夜行活动。
在检查两种蛾类的disco基因时，Sondhi发现23种突变使它们区分开来。这些突变出现在基因的活跃部分，这表明它们可能与蛾类的可观察特征有关。Sondhi观察到了实时进化。
“如果这一点得到功能上的验证，它代表了物种形成背后分子机制的重要实例，这在文献中相当罕见，”他感叹道。
这项研究也是增强我们理解生命以各种方式演变和维持自身的一个重要步骤。最初，当遗传学作为一个领域兴起时，研究人员往往将注意力集中在几个代表性物种（如果蝇或实验室小鼠）上，以简化研究。然而，这种方法限制了我们对更广泛生物趋势的理解。正如人类与实验室小鼠有根本差异一样，蛾类也无法与果蝇相比较。
“随着物种因气候变化和其他人类因素持续减少，我们将需要基因改造更多剩余物种，以赋予抗旱或适应光污染环境等特征。要做到这一点，就需要在不同生物体中获取更广泛的功能性特征基因。我们不能单靠Drosophila，”Sondhi总结道。
