長期以來，人們一直認(rèn)為植物和動物傳粉者之間強(qiáng)大的共同進(jìn)化關(guān)系是現(xiàn)存27.5萬種開花植物中高物種化率的潛在驅(qū)動力。大黃蜂、蜂鳥、天蛾和蝙蝠等傳粉者之間的轉(zhuǎn)變，往往與植物標(biāo)本化事件同時發(fā)生。這些授粉者“公會”中的每一個都被一組不同的花卉性狀所吸引，如顏色、圖案、氣味、形狀和花蜜獎勵等，統(tǒng)稱為“授粉綜合征”。到目前為止，除了在一些發(fā)展中的模型系統(tǒng)中，參與授粉者轉(zhuǎn)變驅(qū)動的規(guī)格化的性狀的詳細(xì)遺傳學(xué)仍然不清楚。

在一項新的研究中，研究人員開始在實驗室中設(shè)計一個授粉者開關(guān)，可以反映自然界中一個新物種的起源。他們選擇了Mimulus（猴面花）科Erythranthe屬中的一個物種。他們對兩個花色基因進(jìn)行了基因改變——有效地合成了一個新的Mimulus物種，其紅色色素花青素和黃色類胡蘿卜素的含量較低。這些變化是基于對自然界的觀察，大多數(shù)蜂鳥授粉的花都是紅色的，不容易被蜂鳥鷹蛾看到，因為天蛾的視覺敏感度不延伸到較長的紅光波長。而天蛾授粉的花朵通常為白色或淡色，反光性強(qiáng)，適應(yīng)于新月體和夜行鷹蛾的探測。

研究人員用實驗室飼養(yǎng)的天蛾，在之前沒有接觸過花的情況下，測試了由此產(chǎn)生的四種顏色表型——紅色、黃色、粉色和白色——的吸引力。

與蜂鳥喜歡的祖先紅色相比，天蛾強(qiáng)烈偏愛“衍生”的非紅色——黃色、粉色和白色，并在實驗期間更頻繁地光顧這些淡色的花朵，總時間也更長。

研究發(fā)現(xiàn)，只需要研究人員設(shè)計的這兩個簡單的基因變化，就能影響天蛾傳粉者的偏好。

“我們預(yù)計天蛾會在顏色之間表現(xiàn)出一些偏好，但它們的偏好非常強(qiáng)烈，”研究第一作者、約翰-英尼斯中心的 Kelsey Byers博士說，他曾在華盛頓大學(xué)從事這項研究?！拔覀兊难芯勘砻?，開花植物授粉綜合征的變化可以通過相對較少的基因變化進(jìn)行，這進(jìn)一步表明，一個新物種的起源可能只需要幾個簡單的基因變化?！彼a(bǔ)充道。

查爾斯·達(dá)爾文曾被他所描述的各種開花植物物種的“討厭之謎”所吸引——他曾預(yù)言，擁有白色花朵和35厘米蜜刺的大彗星蘭，一定是由一種（當(dāng)時未被發(fā)現(xiàn)的）具有35厘米探針的天蛾授粉的。正是這樣一種天蛾授粉者在他預(yù)測幾十年后被發(fā)現(xiàn)，證實了他的假設(shè)。

這項研究同樣啟發(fā)了人們對傳粉者轉(zhuǎn)變的植物標(biāo)本化理解的前瞻性方法——利用實驗室中合成的新性狀組合進(jìn)行預(yù)測和實驗檢驗。這與經(jīng)典的回顧性方法形成了鮮明的對比，后者涉及比較相關(guān)植物與不同授粉者的關(guān)鍵花卉性狀的差異以及這些性狀對授粉者偏好的影響。

“我們已經(jīng)證明，基于授粉綜合征和遺傳學(xué)的基本知識，可以預(yù)測走向一個新的、實驗合成的鷹蛾授粉植物物種起源的關(guān)鍵步驟。”Byers博士說。

到目前為止，實驗僅限于在實驗室中使用實驗室飼養(yǎng)的昆蟲，未來一個潛在的研究方向是在自然界中用野生昆蟲測試該假說，以確定一個新物種是否能在外部環(huán)境中持久存在。