许多昆虫通过体表的颜色和图案作为一种保护自身免受天敌捕食的伪装。一些凤蝶科幼虫有特殊的伪装特点：低龄幼虫（一龄至四龄）有较深的体色并夹杂白色斑纹，外形和颜色都酷似鸟粪，被认为可以防止被鸟类捕食，而到了五龄，幼虫的体色则会变为浅绿色，以模仿寄主植物的颜色。这种体色的变化跟随幼虫龄期增加而转变的机制于近日被研究者揭示。
今年四月，一篇全名为柑橘幼虫伪装图案的前期形成由三个同源盒基因控制的文章刊登于国际权威学术期刊ScienceAdvances上。研究者以柑橘凤蝶Papilioxuthus的幼虫为实验对象，通过基因筛选技术，对控制幼虫体色表达的基因组进行了研究，揭示了三个同源盒基因协调激素分泌从而影响五龄幼虫体色的变化的调控机理。
图片引自原文
在自然条件下，柑橘凤蝶幼虫的一至四龄幼虫体表的颜色和图案极似鸟粪，被称为“鸟粪型”幼虫，而五龄幼虫颜色接近寄主植物叶片的颜色，称为“绿色隐匿型”幼虫。
研究者发现，柑橘凤蝶幼虫的颜色转变会受到保幼激素类似物的影响，在给完成第三次蜕皮20小时内的早期四龄幼虫施用了一定量保幼激素类似物后，第四次蜕皮幼虫没有变成“绿色隐匿型”，反而出现了“鸟粪型”的五龄幼虫，研究者把这段时期称为“保幼激素敏感期”。通过测定四龄幼虫血淋巴内保幼激素的含量，研究者发现保幼激素的浓度在保幼激素敏感期内迅速下降。因此研究者推测柑橘凤蝶五龄“绿色隐匿型”幼虫的伪装图案的前期形成与保幼激素敏感期期间血淋巴中保幼激素浓度的下降有直接的关系，但是其中的基因作用机理还尚未确定。
研究者还发现，柑橘凤蝶五龄幼虫颜色的突变还涉及到了角质层的形成和色素（尤其是黑色素）的沉积过程，而该过程发生于第四次蜕皮期间，受到一种蜕皮激素的调控，故研究者猜测，柑橘凤蝶幼虫颜色的突变涉及到两个独立的过程，一个是保幼激素敏感时期的预图案化，另一个是第四次脱皮期间的色素沉着过程。
柑橘凤蝶四龄幼虫体内保幼激素浓度在前20小时内迅速下降（引自原文）
同源盒基因Homeoboxgenes是控制生物发育的主要基因，尤其对动物的器官发生和细胞的分化起调节作用。研究者对柑橘凤蝶幼虫体表的斑纹进行了区域划分，划分出了四龄幼虫与五龄幼虫三个颜色改变明显的区域（胸部背侧的区域变成眼斑，腹部背侧的白色斑形成浅绿色，白斑后方的深色区域形成翠绿色斜纹），根据柑橘凤蝶已知的全基因序列，从中筛选出了与这三个区域颜色变化相关的同源盒基因，并进行了测序。
四龄至五龄幼虫三个颜色改变明显的区域（引自原文）
研究者针对筛选得到的三个同源盒基因（clawless，abdominal-A，Abdominal-B）进行了研究，发现它们在幼虫的保幼激素敏感期具有区域上调表达特异性，通过电介导基因敲除技术分别敲除实验所用的三龄幼虫体内的其中一个基因，并观察被敲除基因的幼虫成长为五龄后基因所控制的特定部位的伪装斑是否消失或改变情况，以确定这些基因在幼虫保幼激素敏感时期对幼虫伪装图案的提前形成中所扮演的角色。
图片引自原文
该研究首次对凤蝶幼虫体色的突变做出了基因层面的科学解释，昆虫体色和形态的变化，受到基因和激素等多方面内部因素的精细调控，通过不同时期的基因表达对激素分泌进行调节从而完成形态上的转变。研究帮助人们更好的了解凤蝶幼虫体表颜色突变这一现象，揭示了捕食者和被捕食者在长期的物种进化过程中，基因在它们的生存所占有重要地位。
本期编辑：麦祖齐*******************************
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