猴花证明进化是不可预测的

新物种进化的物种形成过程通常被认为是缓慢的，并且涉及许多影响进化物种的行为、生理学、生态学甚至解剖学的不同基因。由于单个基因突变导致的物种形成被认为极不可能发生。然而，康涅狄格大学的植物学家最近在某些猴花的基因组中发现了这种改变；他们认为这导致授粉媒介发生变化并产生新物种。猴花（Mimulus属）生长在其他植物无法生长的严酷、富含矿物质的土壤中。众所周知，这些花的形状和颜色多种多样，并且一直是花瓣图案和色调的遗传起源研究的主题。研究人员已经知道，大约 500 万年前，一种猴花物种发生了突变，导致花瓣中的黄色色素流失；相反，这种突变产生了粉红色的阴影，吸引了蜜蜂作为授粉媒介。  在此之后，后代物种在一个名为 YUP 的基因中积累了新的突变，该基因具有恢复形成黄色素能力的作用，这导致了红色花朵的产生。该物种不再吸引蜜蜂，取而代之的是，蜂鸟成为传粉者，从而从基因上分离出开红色花朵的植物，并导致新物种的发展。康涅狄格大学植物学家 Yaowu Yuan 和博士后研究员 Mei Liang（现任华南农业大学教授）与其他四个研究所的合作者现在已经确切地表明了多年前阻止猴花产生黄色素的基因改变。他们的研究发表在《科学》杂志上，为物种形成确实可以通过改变单个基因发生的理论增添了分量。 所讨论的 YUP 基因位于 monkeyflower 基因组的一个区域（位点），该区域具有三个新基因。 这些新基因未在该组以外的物种中发现。它们是来自猴花基因组其他部分的其他基因的副本。特别是，YUP 是一个与产生有色颜料无关的预先存在的基因的部分复制品。标准遗传学认为，部分重复基因调节它们的来源基因；研究人员认为这些基因不太可能对有色颜料的无关基因产生影响。Liang 不顾 Yuan 的建议，决定调查这些基因的作用，Yuan 认为这是浪费时间。  Liang 的直觉得到了回报：她发现 YUP 基因实际上是针对植物类胡萝卜素的主要调节因子，即使猴花和其他植物的花瓣变黄的色素。YUP 产生了许多抑制类胡萝卜素基因的小 RNA。

很少有基因产生小 RNA 影响对创造新物种重要的性状的例子。“这次经历真的让我明白，不要用‘常识’来约束自己是多么重要，”袁说。Yuan 说，不仅 YUP 调节一个与它完全无关的基因，而且同一位点的其他两个基因也会影响猴花的颜色。这三个基因的独特性，仅在少数密切相关的猴花物种中发现，是新物种如何进化的重要线索。“几乎每个物种都有独特的基因，”袁说。这些被称为“分类单元特定”基因，因为它们仅存在于一小部分物种中。“在大多数情况下，我们不知道这些基因的作用。” 这项研究表明，这些分类单元特异性基因可能是新物种形成的关键。此前，许多遗传学家和进化生物学家认为，正是许多不同物种共有的共同基因表达发生了变化，才将它们区分开来，而少量的异质基因不太可能很重要。“我们认为我们对进化的理解足以做出预测。但现在我们意识到我们真的没有。进化是如此不可预测，”袁说。他的实验室现在正在研究猴花基因组如何在空间上控制色素的产生。例如，一些猴花的上花瓣完全是白色的，而下花瓣则有颜色。Yuan 和他的同事想知道这些植物是如何只抑制花朵某些部位的色素的。