蝴蝶说：太阳是我的指南针

科学家们深入研究大斑蝶进行长期飞行时，利用太阳确定飞行方向的分子机理。

　　

每年秋天，数百万的大斑蝶从北美东部的出生地飞到墨西哥中部山脉去过冬。这个现象长期困扰着科学家：这些昆虫如何能够飞行长达3000公里的陌生路程而不迷路？现在研究者发现，关键在于大斑蝶的生物钟运行的机制，即顺利南向飞行所必须的计时。

科学家们相信，大斑蝶像使用指南针一样利用太阳。但这说起来易，做起来难。因为每天日出日落，这些昆虫必须不断地调整它的运动，以便顺利飞向南方，否则很快就会迷路。在2003年，Steven Reppert，一位伍斯特马萨诸塞大学医学院的神经生物学家，发现蝴蝶使用内在的计时器来帮助它们朝正确的方向飞行。

在两项新的研究中，Reppert和他的同事们提出，蝴蝶的生物钟和方向感之间的关系，依赖于一种称为隐花色素的光吸收蛋白。隐花色素首先在植物中发现的，它能够帮助果蝇和小鼠中内部生物钟或周期节律的同步化。

构建好表达序列标签（DNA短序列，可以用来鉴定在细胞中在特定时间表达的基因）数据库之后，Reppert和他的同事在大斑蝶中找到两个隐花色素家族。这是非同寻常的，Reppert说明，因为研究过的其他生物只有一类隐花色素。进一步的分子分析发现，大斑蝶同时含有与果蝇相似的隐花色素（CRY1）和与小鼠相似的隐花色素（CRY2）.CRY1能吸收光线来设定内部生物钟，而CRY2它能够维持生物钟的运转。“这改变了我们对分子计时器如何共同作用的看法。”Reppert说。更重要的是，他说明，大斑蝶的生物钟所代表一种计时器，也可能同时是苍蝇和老鼠的共同祖先。这意味着这些生物的每一种，都丧失了一种隐花色素基因。如果是这样的话，研究大斑蝶的生物钟机制，能够为理解这些计时器是如何进化的提供线索。

飞行中的蝴蝶

W. Perry Conway/CORBIS

Repperth和同事还发现了，大斑蝶的大脑具有像跟随指南针那样跟随太阳的功能，其中CRY2的含量每日波动。这些蛋白可能帮助生物钟与指南针联系，因此给出了蝴蝶长途跋涉的轴线。该研究小组2008年1月9日在PLoS ONE给出数据库研究的发现，在今天的PLoS Biology则描述了蝴蝶生物钟中隐花色素的作用

Gene Robinson，伊利诺大学一位神经科学家说，这些研究支持了这个假设：隐花色素是生物钟和太阳指南针的联系纽带。然而，Oley Taylor Jr.，堪萨斯大学的一位昆虫生态学家说，这些工作无法解释蝴蝶的飞行。比方说，为了能够到达墨西哥，来自纽约、德克萨斯或者爱荷华的大斑蝶，会跟随不同的轴线，而且也在不同的时间开始它们的路程。这明显与整个物种的生物钟相冲突，他解释道。Taylor说，要完全搞清楚，我们还有很长的路要走。 （生物通，揭鹰）