动物身体上复杂的彩色图案(如贝壳、热带鱼和豹子身上的斑点与条纹)的形成,长期以来一直是发育生物学中的一个经典谜题。这些图案如何从胚胎发育过程中产生,涉及复杂的分子机制。
大多数试图解释图案形成的工作都基于理论模型,特别是反应-扩散机制。该机制假设一种可扩散的局部激活因子(形态发生素)与一种长距离抑制因子相互作用,从而产生稳定的空间图案。然而,此前一直没有明确的形态发生素或抑制因子候选物被识别出来。
现在,Sean Carroll及其同事以果蝇(Drosophila guttifera)翅膀上的圆点图案为模型,取得了突破性发现。他们发现,翅膀上的斑点是由无翼(Wingless)形态发生素诱导的。这种果蝇翅膀上精致的斑点图案很可能是通过在新的位置选择无翼形态发生素的表达,从更简单的祖先图案演化而来。
在本期封面的合成图片中,左翼展示了这种果蝇16个与条纹相关的点及4个条纹间的阴影区域;右侧图案则将条纹点与条纹间阴影的顺势调控元素活性融合在了一只双转基因个体蛹期的翅膀中,直观显示了基因表达如何塑造图案。