“单个基因决策苍蝇是否具有良好的视觉感或良好的嗅觉”

视觉与嗅觉器官大小的权衡是动物进化的共同特征，但潜在的遗传和发育机制尚不清楚。 8月22日发表在发育细胞杂志上的研究表明，影响果蝇感觉器官发育时间的单一dna变异，可能解释眼睛和触角大小的权衡，为行为的变化和适应提供快速的路径。

因为受影响的基因(无眼/ pax6)在无脊椎动物和脊椎动物(包括人类)中是保守的，这个发现代表着整个动物界感觉器官大小权衡的正常机制。

动物依赖的感觉是通过进化形成的，更好地控制和利用环境。 因此，即使是生活在不同生态位的密切相关的物种，感觉结构的大小和形状也会发生变化。 在果蝇等节肢动物中，普遍存在许多嗅觉器官所在的眼睛大小与触角的权衡。

我们解释的是，控制这些感觉器官如何快速发展的保守机制的微妙变化会产生影响，高级研究者、cerveau et de lamoelle pini re(icm )的bassem hassan说。 这意味着如果不知道前者向后者转化的快速发展过程，就不能完全理解遗传变异和形态变异是如何相互关联的。

为了研究其潜在机制，hassan和第一作者cerveau et de lamoelle pini re(icm )的ariane ramaekers将不同果蝇品种和物种的比较分析和发育、分子和基因组的方法结合起来。 具体来说，作者聚焦于一种叫做EAD (电子显微镜)的结构，由眼睛和非眼睛组成，在果蝇发育中发生所有的外部头部感觉器官。

来自d. melanogaster (左)和d. pseudoobscura (右)的ey / pax6的不匹配和时间调节。 图片来源: a。 ramaekers

hassan和ramaekers发现了果蝇( drosophila pseudoobscura ) ( d )。 pse )和黑腹果蝇( d. mel。 )相比，眼睛的比例增大，相当于构成昆虫的小型单位数量增加了35%。 复眼。 同样地，在d.mel中眼睛会成比例地变大。 被称为canton-s的菌株与d. mel进行了比较。 菌株hikone-as相当于ommatidia的数量增加12.5%。

这些数据表明，尽管两个种群之间有1700万年至3000万年的分离进化，但仍然是d. mel。 以及d. pse。 有两种类型的d. mel 菌株之间的小变化有着共同的快速发展逻辑，哈桑说。

为了探究眼睛大小变异的遗传原因，研究人员接下来检查了转录因子结合的dna序列，调节了相邻的无眼/ pax6基因的表达。 他们发现用单碱基突变体-g a置换-结合部位区分小眼亚种和大眼亚种。 预测小眼亚种中的g等位基因对结合位点具有更高的亲和性，比大眼亚种中的a等位基因更大程度地抑制无眼/ pax6基因的表达。

研究还发现，该变异发生在天然果蝇种群，a等位基因在不同实验室菌株中对应越来越多的小眼和更小的触角宽度。 用crispr / cas9将a等位基因导入到g纯合原种中，说明了由g a替代引起的小眼数量的增加。

我惊讶于我们发现的感觉权衡机制的简单性。 就是改变感觉器官的大小。 在这种情况下，眼睛和触角足以稍微改变单个基因的表达。 ramaekers先生说。 特别令人满意的是，这种被称为pax6的基因与包括人类在内的所有动物眼睛的基因相同。 我们也感到惊讶的是，产生折衷的关键不是在哪里pax6最终表现出来，而是改变时间。 要使眼睛变大或变小，只要稍微加速或减速头部的基本要素，细分为眼睛和非眼睛的区域即可。

对作者来说，这些发现提出了一点感兴趣的问题。 例如，一碱基突变体如何改变pax6的表达和感觉器官发育的时间尚不清楚。 此外，调控重要发育基因表达的时间可能是改变组织和器官大小的常规规则。 另一个感兴趣的问题是感觉脑区是否受到感觉器官相对大小变化的影响。