研究揭示兰花螳螂体色程序性转变的奥秘和意义
华南师范大学生命科学学院教授李胜团队联合北京大学教授张蔚团队、浙江大学教授陈学新团队在国家自然科学基金重点国际合作研究项目、面上项目、青年项目等资助下，研究揭示了兰花螳螂体色程序性转变的分子基础和进化生态学功能。5月30日，相关成果发表于《自然-生态与演化》，并受邀请撰写同期专题研究简报。
奇特的体色转变：黑红色的一龄兰花螳螂若虫以及白色的高龄兰花螳螂若虫。研究团队供图
在自然界的神奇舞台上，兰花螳螂以其酷似花朵的粉白色外表被誉为“会走动的花”。但鲜为人知的是，这些天生的伪装大师在刚出生时却披着醒目的黑红外衣，经第一次蜕皮后，其体色急剧转变为粉白体色，这种体色的程序性转变宛如经历了一场精心设计的“换装秀”。体色程序性转变现象虽然在自然界中普遍存在，但其背后的分子机制和进化生态学功能并不清楚。
为探寻兰花螳螂体色程序性转变背后的奥秘，李胜团队首先通过多组学分析、质谱鉴定、色素追踪以及氧化还原态分析等，解码了这一神奇过程的分子剧本，其中涉及黑色素、眼色素（红色）的消褪，以及尿酸（白色）的重新积累。
研究人员发现，兰花螳螂通过基因家族扩张和正选择作用演化出一种新型色素转运蛋白——红孩儿（Redboy）。该蛋白通过选择性转运不同色素，调控体色从黑红色向粉白色转变，使其生态策略从模仿蝽类若虫转变为伪装成花朵。研究团队供图
在揭示体色转变的物质基础后，研究人员进一步阐释了其中的分子和调控机制。通过基因组学分析，他们发现兰花螳螂基因组中ABCG家族色素转运蛋白在兰花螳螂中出现了急剧扩张，并在正选择压力下诞生了一类新的色素转运蛋白（Redboy），它们大约在2.84-1.97亿年前与已知的色素转运蛋白OK在多新翅类昆虫中分化。
抑制该基因表达后，一龄兰花螳螂蜕皮后红色眼色素在表皮中出现严重积滞（据此，该基因被命名为“红孩儿，Redboy”）；并且导致高龄兰花螳螂无法在表皮中积累白色的尿酸。Redboy既可以负责眼色素的转运，又可以负责尿酸的转运，该发现不仅首次揭示了昆虫ABCG转运蛋白的双重色素调控功能，更为生物拟态和伪装的进化提供了关键的分子证据。
在破解兰花螳螂体色转变的分子密码后，研究人员通过多维度实验揭示了这些色彩变化的生态智慧。通过反射光谱、视觉拟合以及行为学试验，他们分析了兰花螳螂不同体色的生态学功能，证实了兰花螳螂一龄若虫通过拟态蝽类若虫而逃避天敌；在高龄若虫中通过伪装为花，一方面迷惑访花昆虫，另一方面逃避鸟类等天敌捕食。
上述研究发现不仅解释了兰花螳螂奇特体色变化的生态意义，更展示了自然选择如何通过精妙的分子调控，塑造出如此完美的生态适应策略。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02737-0
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