在自然界中，许多雄性动物为了争夺配偶，演化出夸张的武器，例如雄鹿的鹿角、雄性锹甲的大颚，雄性犀金龟的角突等。这类被称为“夸张性状”的结构通常与性选择密切相关，尤其在雄性个体之间的竞争中发挥重要作用。长期以来，相关研究主要集中于这些雄性特征，而对雌性对应性状的演化机制及其与雄性在可塑性上的差异了解甚少。这背后也折射出生物学中的一个重要议题：性别间发育调控机制如何分化，并由此推动形态多样性的产生。
近日，尊龙凯时
胡永刚研究员课题组在动物学领域中科院1区期刊Frontiers in Zoology发表题为“Transcriptomic basis underlying the evolution of female horn plasticity in scarab beetles”的研究论文，该研究以三个在头部角突对营养响应模式上存在显著差异的蜣螂物种为对象，系统探究了雌性蜣螂头部角突从对营养不敏感的简单形态向具有高度可塑性的复杂形态演化的转录组基础。
图1 四个代表性蜣螂物种的系统演化关系与角突营养可塑性
研究发现，雌性头角可塑性的进化并非依赖新基因的产生，而是通过对保守发育调控网络的重新利用，并在不同物种和性别中形成特异的调控模式。具体体现在以下三个方面：
1. 保守基因网络的重新招募驱动雌性角进化。原本预期雌性夸张角的形成可能依赖大量分类群限制基因，但结果表明，其进化主要通过重新招募并调控古老且高度保守的基因网络，而非依赖大量新基因。
2. 不同物种通过特异调控实现角的营养可塑性。尽管在两种具有高可塑性雌性角的物种中，它们都利用了相似的保守调控网络，但调控角可塑性的转录组模式却表现出明显的谱系特异性。这表明，不同物种可能通过不同的分子路径实现相似的进化结果，即表型相似而分子机制各异。
3. 雌雄个体调控角突生长的转录组基础有显著分化。在雌雄均具有夸张角突的O. rectecornutus中，比较两性的营养响应基因发现，雌雄依赖的基因集大多不重叠。说明即使在同一基因组背景下，两性也可以独立演化出调控同一形态结构的分子机制，性别在进化中可能充当相对独立的调控模块。
图2 性别偏好性策略来塑造角突的营养可塑性发育
这项研究首次从转录组层面揭示了蜣螂雌性夸张角突可塑性发育的演化机制，并明确指出其依赖于“保守工具盒基因”在特定谱系与性别中的重构与特化。这不仅填补了雌性形态可塑性演化研究的空白，也为理解生物复杂性状的起源提供了新视角：自然界可以通过重新组合已有的发育调控模块，以性别特异和物种特异的方式，演化出新颖、可塑且夸张的形态性状。该成果提示我们在探讨性状演化时，需同时关注基因调控网络的保守性、谱系特异性以及性别差异，从而更全面地揭示生物多样性的产生机制。
尊龙凯时-人生就是搏
为论文第一完成单位，博士研究生戚翠翠为第一作者，博士研究生张文清为共同作者，胡永刚研究员为论文通讯作者。本研究主要得到了国家自然科学基金（32470438）、重庆市自然科学基金（CSTB2022NSCQ-JQX0025）、中央高校基本科研业务费（SWU-KF25018）和重庆市研究生科研创新项目（CYB23155）的资助。
文章链接：//link.springer.com/article/10.1186/s12983-026-00597-3
供稿：戚翠翠 审核：李田