袁耀武利用這種植物的靈活性，在實(shí)驗(yàn)室里培育了大量帶有基因突變的彩艷溝酸漿。有一些失去了典型的斑點(diǎn)圖案，代之以深紅色斑點(diǎn)，看上去就像黃色和粉色背景中伸出了一條舌頭。
無獨(dú)有偶，在美國的另一端，Blackman在位于加州的實(shí)驗(yàn)室里，也想到了類似的想法：他在野外發(fā)現(xiàn)了一些帶有紅色突變體的斑點(diǎn)溝酸漿花近親。Blackman和袁耀武決定合作尋找華麗的猴面花背后的基因因素。
色素之戰(zhàn)
他們的團(tuán)隊(duì)利用強(qiáng)大的基因編輯工具CRISPR，分析了帶有紅舌突變的猴面花，并在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行重新調(diào)整。最終，他們找到兩種基因，野外猴面花典型的似舌頭的紅色斑點(diǎn)圖案與兩種基因有關(guān)。
猴面花細(xì)胞想要變紅，必須分泌大量的色素：花青素，產(chǎn)生“激活因子”分子的基因負(fù)責(zé)開啟這一程序。這些激活因子會(huì)促使花朵產(chǎn)生更多的激活因子，形成色素沉著。如果這一過程不加控制，花朵的整個(gè)舌頭都會(huì)變成紅色。
“看上去就像植物在對(duì)你做鬼臉，”Blackman談到紅舌突變時(shí)說。
為了控制自己，激活因子分子也會(huì)觸發(fā)“抑制因子”的產(chǎn)生。這是另一種分子，會(huì)進(jìn)入相鄰的細(xì)胞，關(guān)閉激活因子，防止色素沉著。距離第一個(gè)細(xì)胞越遠(yuǎn)，抑制因子越少，遠(yuǎn)處的激活因子因此可以重啟色素沉著，在花瓣上形成新的色斑。
溝酸漿花斑點(diǎn)背后的遺傳機(jī)制源自微觀分子的斗爭，堪稱“反應(yīng)—擴(kuò)散模型”的完美例子。50多年前，艾倫·圖靈提出了這一理論。
僅兩個(gè)基因就足以讓這個(gè)看似簡單的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且兩者都對(duì)色素沉著形成圖案至關(guān)重要。如果猴面花的激活因子突變，整朵花就會(huì)平淡無奇、沒有斑點(diǎn)；如果抑制因子突變，則會(huì)產(chǎn)生過飽和的紅色斑點(diǎn)。對(duì)于猴面花來說，這兩種情況都不太好，會(huì)讓大黃蜂陷入混亂。正常情況下，大黃蜂會(huì)落在花上，吸食花蜜，同時(shí)給花朵授粉。
袁耀武、Blackman和Cooley都認(rèn)為，至少在決定重復(fù)的視覺圖案方面，反應(yīng)—擴(kuò)散起到了部分作用?！疤俾扛粢欢尉嚯x開出一朵花，或軀體上有不斷重復(fù)的條紋，這些都是很好的印證，”Cooley說。有了這些發(fā)現(xiàn)后，其他類似問題的原理似乎呼之欲出。
溝酸漿花的秘密
有了模擬激活因子和抑制因子之間沖突的模型，袁耀武和Blackman可以重現(xiàn)猴面花的斑點(diǎn)。但故事還遠(yuǎn)未結(jié)束?！斑@是一個(gè)簡單的模型，”袁耀武說：“但我知道，在生物學(xué)里……在真正的生物系統(tǒng)中，事情絕不會(huì)這么簡單。細(xì)節(jié)方面總會(huì)有些差別?！?/p>
例如，溝酸漿花的斑點(diǎn)只出現(xiàn)在花瓣的某些部位，絕對(duì)不會(huì)狹路相逢。通過對(duì)無斑點(diǎn)區(qū)域的研究，Cooley和團(tuán)隊(duì)鎖定了另一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將斑點(diǎn)限制在特定區(qū)域。
“一直以來，我們總是看到一個(gè)現(xiàn)象，然后覺得這太瘋狂了，太神奇了，無法解釋，”Cooley說：“但隨著不斷的研究，我們總能找到基本原理。”
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