[논문] 복잡한 염색체 재 배열은 스틱 곤충의 색상 변화를 유발합니다

적응 진화의 물질적 기초를 이해하는 것은 적어도 다윈의 시대로 거슬러 올라가는 생물학의 핵심 목표였습니다. 현재의 논쟁의 한 가지 초점은 적응 진화가 작고 대략적으로 동등한 효과를 가진 많은 돌연변이에 의존하는지 또는 특성의 주요 변화를 유발하는 하나 또는 몇 가지 돌연변이에 의해 주도되는지 여부입니다.

큰 염색체 덩어리가 반전, 이동, 삭제 또는 복제되는 염색체 재 배열은 이러한 대규모 “거대 행위”에 대한 가능한 소스를 제공합니다. 그러나, 일반적으로 시도 된 DNA 시퀀싱 방법으로 염색체 재 배열을 특성화하는 것은 어려웠다.

인간을 포함한 많은 유기체는 이배체이며, 이는 각 부모로부터 두 세트의 염색체를 가지고 있음을 의미합니다. 막대기 곤충도 마찬가지입니다. 이것은 게놈을 조립할 때 종의 염색체 재 배열을 식별 할 수있게한다.

유타 주립 대학의 진화 생물 학자 Zachariah Gompert는“과거에는 각 염색체 세트의 데이터를 평균화했지만이 방법의 제한된 정확도는 전체 이야기를 말하지는 않습니다.

“각 염색체의 두 카피가 개별적으로 조립되는 단계적, 분자 및 계산 접근법을 사용하여, 우리는 복잡한 염색체 재 배열이 다른 숙주 식물에 비밀성으로 스틱 곤충을 적응시켜 포식을 피할 수있게 해줄 수있게 해주었다.”

2025 년 4 월 18 일, 저널의 온라인 문제 과학Gompert와 동료 보고서 암호 화성 색상 패턴의 적응 형 발산은 두 개의 별개의 복잡한 염색체 재 배열에 의해 기초가되며, 여기서 수백만 개의 DNA가 뒤로 뒤집히고 염색체의 한 부분에서 다른 산의 스틱 곤충 집단에서 독립적으로 염색체에서 다른 부분으로 이동했습니다.

이 논문에 기고하는 저자에는 Gompert의 오랜 공동 작업자 Patrik Nosil과 프랑스 국립 과학 연구 센터 (CNR)의 다른 연구자들과 노트르담 대학교, 네바다 대학교, 리노 대학 및 영국 암 연구소의 과학자들과 함께 포함됩니다. 이 연구는 National Science Foundation과 European Research Council에서 지원합니다.

과학자들은 캘리포니아 산타 바바라 근처의 두 산에서 수집 된 다양한 색상 패턴으로 Timema Cristinae 곤충을 연구했습니다. 날개가없는 식물 수유 곤충은 해안 채찍 란 서식지의 두 가지 다른 식물 종에 다양하게 적응됩니다. 하나의 막대기 곤충 패턴은 녹색으로 캘리포니아 라일락과 조화를 이루고 다른 하나는 뒤쪽에 얇고 흰색 줄무늬가있어 Chamise 관목의 바늘 모양의 잎 사이에서 거의 감지 할 수 없습니다.

Gompert와 동료들은 이러한 적응 적 차이를 보여 주었다 색상 패턴 이들 개별 복합체, 염색체 재 배열의 존재와 부재에 의해 거의 완전히 설명된다.

USU의 생물학과 교수 인 Gompert는“이 연구에 사용 된 새로운 단계별 게놈 조립 기술은이 곤충에서 색상 패턴이 어떻게 진화했는지 조사하는 데 중요한 부분이었다. “우리의 발견은 제안합니다 염색체 재 배열 우리가 이전에 생각했던 것보다 더 광범위하고 복잡 할 수 있습니다. “

그는 이러한 돌연변이가 크지 만 기존의 DNA 시퀀싱 접근법을 사용하는 것을 놓치기 쉽다고 말합니다.

Gompert는“염색체 재 배열은 표준 접근법을 사용하여 감지하고 특성화하기가 어려울 수 있습니다. “우리는 본질적으로 게놈의 '암흑 물질'을 탐구하고 있습니다.”

그는 구조적 변화가 드물기보다는 진화를 자극하기 위해 정기적으로 이용 가능할 수 있다고 말한다.

Gompert는 “우리는 단지 표면을 긁고있다”고 말했다. “우리는 구조적 변화를 감지 할 수있는 도구가 부족했지만 기술이 향상된 가설을 통해 이전에 인식했던 것보다 진화에 더 중요한 역할을합니다.”