這個 2024 年的論文報告一款奇妙的蝴蝶,和近親的 DNA 相似度超過 99%,外貌卻不像;源自另一種蝴蝶的血緣只有 1% 左右,翅膀顏色等特徵卻高度相似,判斷這種蝴蝶是兩種蝴「合體種化」而成。

Hybrid speciation driven by multilocus introgression of ecological traits

這個圖看起來比較直觀,不過不那麼精確。 源自右邊 M蝶的比例,一開始應該不會只有 0.7% 那麼少。

 

這些蝴蝶都分類在蛺蝶科(Nymphalidae),袖蝶屬(Heliconius)旗下, 研究的主角叫作 Heliconius elevatus, 99% 相似的近親是 Heliconius pardalinus, 1% 的是 Heliconius melpomene。 他們都住在亞馬遜。本文之後簡稱為:E蝶、P蝶、M蝶。

 

最近袖蝶屬的遺傳學研究不少,不過之前我都沒寫過。根據整個基因組建構的親戚關係,只看這幾款蝴蝶,M蝶最早分家,接著衍生出好幾種不同蝴蝶,E蝶、P蝶都更遲才誕生。

 

 

E蝶、P蝶的基因組相似度約 99%,親戚關係最近。估計 P蝶的祖先誕生於 21 萬年前,19 萬年前與 M蝶的祖先發生情慾交流,18 萬年前衍生出 E蝶。

 

遺傳上,E蝶絕大部分和 P蝶一樣,可是很多特徵類似 M蝶。論文的解釋是,這世界上原本只有 P蝶,和 M蝶情慾交流後,一部分成員改變比較大,漸漸形成新的遺傳支系,最終誕生兼具兩者源流,獨立的 E蝶。

 

 

有趣的是,外貌等特徵不像的 E蝶和 P蝶依然可以,而且會情慾交流。論文新採集的樣本,有些個體配備一段源自另一物種,較長的 DNA片段,證實不久前有情慾流動。而外貌相似的 M蝶與 E蝶,盡管住在同一地區,兩者都沒有近期情慾流動的跡象。

 

論文推敲 E蝶和 P蝶仍然會生寶寶,使得雙方的 DNA 相似度很高。也許分家早期差異更多,不過經過不斷情慾交流,如今只剩下 1% 分歧。而兩者的基因組上,有 44 處差異明顯。

 

 

這個論文使用 QTL(全名 quantitative trait loci)尋找線索。QTL 的意思是,量化遺傳變異對特徵的貢獻。具體說就是讓兩者雜交,得到基因組兼有兩者的後代,對照其特徵。

 

 

總共偵測到 63 個 QTL,各自位於 14 對染色體上(總共有 21 對)。影響的特徵包括翅膀顏色、翅膀形狀、女生的食物偏好、男生喜歡的女生長相、男生的費洛蒙等等。

 

我猜蝴蝶的 QTL 不容易實驗,感覺很厲害。找到與特徵相關的 DNA 變異,不少和 M蝶有關。這也與蝴蝶專家眼睛觀察到的一致。

 

 

如果論文的推測正確,那麼 Heliconius elevatus 蝴蝶也是一款「合體種化(hybrid speciation,雜交種化)」形成的物種。和黔金絲猴、網紋長頸鹿一樣。

 

大多時候,生物傾向累積分歧,撕裂族群,最終形成不同物種。而情慾交流會降低兩個族群之間的 DNA 差異,角色是避免撕裂族群,不讓新物種分家誕生。

 

這項研究發現的狀況卻反過來,情慾流動就是讓新物種誕生的主因。與另一個物種遺傳交流,引進明顯有別的新變異,增加分歧,最終衍生出新的物種。

 

然而狀況好像也沒那麼簡單。因為衍生出的新物種,依然可以和原本的同類生寶寶,反倒是導致分歧的另一個物種不行。所以這邊有「撕裂族群」嗎?實際上看起來,即使有生殖隔離,應該也不那麼強烈。

 

現在已經過去太久,新物種誕生時的狀況不清楚,不過可以假設,不需要徹底撕裂族群到完全無法合體,也能讓新的物種獨立誕生。

亞馬遜袖蝶99%遺傳相似,情慾流動1%之差變成不同物種

網紋長頸鹿,是合體種化形成的物種?

最早古代DNA,超過一百萬年的西伯利亞象

黔金絲猴物種起源,竟是近親雜交形成?

6種狒狒ㄈㄈ尺,男團為主的遷徙潮流

 

論文短評:

Surprise hybrid origins of a butterfly species

新聞:

Striking Amazonian butterfly is result of ancient hybrid event

 

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