華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授李勝團隊聯(lián)合北京大學(xué)教授張蔚團隊、浙江大學(xué)教授陳學(xué)新團隊在國家自然科學(xué)基金重點國際合作研究項目、面上項目、青年項目等資助下，研究揭示了蘭花螳螂體色程序性轉(zhuǎn)變的分子基礎(chǔ)和進化生態(tài)學(xué)功能。5月30日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-生態(tài)與演化》，并受邀請撰寫同期專題研究簡報。
奇特的體色轉(zhuǎn)變：黑紅色的一齡蘭花螳螂若蟲以及白色的高齡蘭花螳螂若蟲。研究團隊供圖
在自然界的神奇舞臺上，蘭花螳螂以其酷似花朵的粉白色外表被譽為“會走動的花”。但鮮為人知的是，這些天生的偽裝大師在剛出生時卻披著醒目的黑紅外衣，經(jīng)第一次蛻皮后，其體色急劇轉(zhuǎn)變?yōu)榉郯左w色，這種體色的程序性轉(zhuǎn)變宛如經(jīng)歷了一場精心設(shè)計的“換裝秀”。體色程序性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象雖然在自然界中普遍存在，但其背后的分子機制和進化生態(tài)學(xué)功能并不清楚。
為探尋蘭花螳螂體色程序性轉(zhuǎn)變背后的奧秘，李勝團隊首先通過多組學(xué)分析、質(zhì)譜鑒定、色素追蹤以及氧化還原態(tài)分析等，解碼了這一神奇過程的分子劇本，其中涉及黑色素、眼色素（紅色）的消褪，以及尿酸（白色）的重新積累。
研究人員發(fā)現(xiàn)，蘭花螳螂通過基因家族擴張和正選擇作用演化出一種新型色素轉(zhuǎn)運蛋白——紅孩兒（Redboy）。該蛋白通過選擇性轉(zhuǎn)運不同色素，調(diào)控體色從黑紅色向粉白色轉(zhuǎn)變，使其生態(tài)策略從模仿蝽類若蟲轉(zhuǎn)變?yōu)閭窝b成花朵。研究團隊供圖
在揭示體色轉(zhuǎn)變的物質(zhì)基礎(chǔ)后，研究人員進一步闡釋了其中的分子和調(diào)控機制。通過基因組學(xué)分析，他們發(fā)現(xiàn)蘭花螳螂基因組中ABCG家族色素轉(zhuǎn)運蛋白在蘭花螳螂中出現(xiàn)了急劇擴張，并在正選擇壓力下誕生了一類新的色素轉(zhuǎn)運蛋白（Redboy），它們大約在2.84-1.97億年前與已知的色素轉(zhuǎn)運蛋白OK在多新翅類昆蟲中分化。
抑制該基因表達后，一齡蘭花螳螂蛻皮后紅色眼色素在表皮中出現(xiàn)嚴重積滯（據(jù)此，該基因被命名為“紅孩兒，Redboy”）；并且導(dǎo)致高齡蘭花螳螂無法在表皮中積累白色的尿酸。Redboy既可以負責眼色素的轉(zhuǎn)運，又可以負責尿酸的轉(zhuǎn)運，該發(fā)現(xiàn)不僅首次揭示了昆蟲ABCG轉(zhuǎn)運蛋白的雙重色素調(diào)控功能，更為生物擬態(tài)和偽裝的進化提供了關(guān)鍵的分子證據(jù)。
在破解蘭花螳螂體色轉(zhuǎn)變的分子密碼后，研究人員通過多維度實驗揭示了這些色彩變化的生態(tài)智慧。通過反射光譜、視覺擬合以及行為學(xué)試驗，他們分析了蘭花螳螂不同體色的生態(tài)學(xué)功能，證實了蘭花螳螂一齡若蟲通過擬態(tài)蝽類若蟲而逃避天敵；在高齡若蟲中通過偽裝為花，一方面迷惑訪花昆蟲，另一方面逃避鳥類等天敵捕食。
上述研究發(fā)現(xiàn)不僅解釋了蘭花螳螂奇特體色變化的生態(tài)意義，更展示了自然選擇如何通過精妙的分子調(diào)控，塑造出如此完美的生態(tài)適應(yīng)策略。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02737-0
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