让图灵告诉你“猴面”沟酸浆花的秘密
<p>袁耀武利用这种植物的灵活性，在实验室里培育了大量带有基因突变的彩艳沟酸浆。有一些失去了典型的斑点图案，代之以深红色斑点，看上去就像黄色和粉色背景中伸出了一条舌头。</p><p>无独有偶，在美国的另一端，Blackman在位于加州的实验室里，也想到了类似的想法：他在野外发现了一些带有红色突变体的斑点沟酸浆花近亲。Blackman和袁耀武决定合作寻找华丽的猴面花背后的基因因素。</p><p><strong>色素之战</strong></p><p>他们的团队利用强大的基因编辑工具CRISPR，分析了带有红舌突变的猴面花，并在实验室里进行重新调整。最终，他们找到两种基因，野外猴面花典型的似舌头的红色斑点图案与两种基因有关。</p><p>猴面花细胞想要变红，必须分泌大量的色素：花青素，产生“激活因子”分子的基因负责开启这一程序。这些激活因子会促使花朵产生更多的激活因子，形成色素沉着。如果这一过程不加控制，花朵的整个舌头都会变成红色。</p><p>“看上去就像植物在对你做鬼脸，”Blackman谈到红舌突变时说。</p><p>为了控制自己，激活因子分子也会触发“抑制因子”的产生。这是另一种分子，会进入相邻的细胞，关闭激活因子，防止色素沉着。距离第一个细胞越远，抑制因子越少，远处的激活因子因此可以重启色素沉着，在花瓣上形成新的色斑。</p><p>沟酸浆花斑点背后的遗传机制源自微观分子的斗争，堪称“反应—扩散模型”的完美例子。50多年前，艾伦·图灵提出了这一理论。</p><p>仅两个基因就足以让这个看似简单的系统运转，而且两者都对色素沉着形成图案至关重要。如果猴面花的激活因子突变，整朵花就会平淡无奇、没有斑点；如果抑制因子突变，则会产生过饱和的红色斑点。对于猴面花来说，这两种情况都不太好，会让大黄蜂陷入混乱。正常情况下，大黄蜂会落在花上，吸食花蜜，同时给花朵授粉。</p><p>袁耀武、Blackman和Cooley都认为，至少在决定重复的视觉图案方面，反应—扩散起到了部分作用。“藤蔓每隔一段距离开出一朵花，或躯体上有不断重复的条纹，这些都是很好的印证，”Cooley说。有了这些发现后，其他类似问题的原理似乎呼之欲出。</p><p><strong>沟酸浆花的秘密</strong></p><p>有了模拟激活因子和抑制因子之间冲突的模型，袁耀武和Blackman可以重现猴面花的斑点。但故事还远未结束。“这是一个简单的模型，”袁耀武说：“但我知道，在生物学里……在真正的生物系统中，事情绝不会这么简单。细节方面总会有些差别。”</p><p>例如，沟酸浆花的斑点只出现在花瓣的某些部位，绝对不会狭路相逢。通过对无斑点区域的研究，Cooley和团队锁定了另一个系统，这个系统负责将斑点限制在特定区域。</p><p>“一直以来，我们总是看到一个现象，然后觉得这太疯狂了，太神奇了，无法解释，”Cooley说：“但随着不断的研究，我们总能找到基本原理。”</p>
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