当进化生物学家尼克·格里申（Nick Grishin）想解决进化中的重大问题时，例如为什么生命树的某些分支如此多样化，他的团队着手对尽可能多的蝴蝶的基因组进行测序：准确地说是845个。

在一项研究使一些研究人员赞誉为基因组学的里程碑时，达拉斯的德克萨斯大学西南医学中心的Grishin研究小组对所谓的“全蝴蝶大陆”的基因组进行了测序和分析。美国和加拿大的每种生物。该研究于1月4日发布在bioRxiv预印本服务器上。

马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的进化生物学家詹姆士·马莱特（James Mallet）说：“泪水令人惊叹，因为其中涉及到845个物种的测序技术。”“要做一件漂亮的事，一次巡回演出。”？/ p>

进化论是否需要重新思考？

数据使Grishin团队能够构建进化树，详细描述所有蝴蝶的关系，并确定新物种形成的速度。研究小组认为，快速多样化的蝴蝶群是通过近亲杂交而与近亲交换基因的蝴蝶群，这种现象可能会扩展到其他生物体。

然而，其他人指出，这些基因组中的大多数对其他研究人员的使用将受到限制，因为它们是由数千个短DNA片段组成的低质量“筏”，而不是具有被组装成更长的一段。格里申说，即使是低质量的基因组，其数量之多，也使得他的研究小组可以得出关于进化的广泛结论，而这只能从有限的数据集中得出。他计划在该研究发表在同行评审的期刊上时公开提供基因组。

蝴蝶图案

Grishin的研究小组研究蛋白质的形状和进化，在阅读了2012年关于热带热带属Heliconius的论文后，便开始了对蝴蝶的研究。Heliconius的物种具有模仿其他蝴蝶的精致翼型。研究发现，一些决定翅膀模式的基因似乎是通过杂交在三个Heliconius物种之间传递的，而不是从该物种的共同祖先那里继承的，并建议这种互换解释了Heliconius蝴蝶的巨大多样性。

受到这项工作的启发，格里申想知道是否可以在其他蝴蝶身上看到这种联系。他说：“某些群体迅速多样化，其中有许多物种，而另一些则是空的。”“为了了解为什么会发生以及如何发生，我们需要对它们全部进行排序。”？/ p>

一次，对数百个蝴蝶基因组进行测序本来是负担不起的，但近年来成本却直线下降。但是，在美国和加拿大，为每个物种收集样本仍然是一个挑战。格里申（Gruishin）团队与业余蝴蝶爱好者以及美国各地的博物馆馆藏合作，收集了数据-从死者标本中提取一条腿就足以获得质量合格的基因组。格里申和他的同事没有参加会议，而是去了公路旅行，并沿途收集了蝴蝶。

生物学中最棘手的家谱

一旦他们对所有845个物种的基因组进行了测序，研究人员便利用这些数据计算出北美蝴蝶之间的进化关系。他们的蝴蝶家族树在解剖学和更有限的遗传分析基础上与现有的蝴蝶树大致相符，尽管该小组确实对40种进行了重新分类并在属水平上提出了几个新的分组。

该树还显示，某些蝴蝶的进化速度快于其他蝴蝶。Grishin研究小组说，两个发展最快的群体，通常被称为蓝色和白色，已经与其他生物发生了高度专业化的相互作用，这可能解释了它们的快速进化。蓝调或多虫科与蚂蚁形成共生关系，而白调或皮埃里尼（Pierini）已开发出适应性，以对许多其他昆虫有毒的芥菜植物为食。

对由多个物种共享的基因进行的分析还表明，这些不同的群体更有可能通过物种之间的杂交获得了基因，而不是来自远祖。物种间交换的许多基因被认为与伴侣识别和其他可能导致物种分裂的因素有关。格里申说，通过传播这样的基因，杂交（而不是逐渐产生新的突变）可以帮助推动蝴蝶物种的进化。

杂交和物种形成之间的联系是“一种想法脱颖而出”。 Mallet说，他领导了一个小组，该小组本月报道了Heliconius蝴蝶的类似发现3。

缺失数据

英国剑桥大学的进化生物学家克里斯·吉金斯（Chris Jiggins）也在研究Heliconius蝴蝶，他对格里申团队能够采集如此多的标本印象深刻。但是他说，基因组草图仅对重建进化关系有用，而对特定基因的更详细研究则无用。吉金斯说：“不能将搜索引擎用作搜索基因或基因家族的工具，因为永远不清楚序列数据中缺少什么。”

除基因组草图外，Grishin团队还产生了“参考”基因组，其中的基因被组装成染色体序列，涉及整个蝴蝶科的23种物种。

诸如此类的高质量基因组是其他对生命树进行测序的大型项目的目标。2018年，一个名为“地球生物基因组计划”的财团制定了计划，对大约150万种已知的动物，植物，原生动物和真菌物种（统称为真核生物）的基因组进行解码，估计耗资47亿美元，超过10个年份。该项目希望在最初的3年阶段（估计耗资6亿美元）中，为代表所有真核生物家族的9,000个物种生成参考基因组。

格里申对这些努力充满热情，特别是对于脊椎动物。但他认为，有太多未知的无脊椎动物物种，包括蝴蝶，都无法在不久的将来对其进行收集和排序。他的下一个重点是对全世界发现的大约3500种已知的队长蝴蝶的基因组进行测序，以了解这种广泛的群体如何进化。

格里欣说：“虽然规模很大，但项目非常全球化，尽管听起来非常好，但我认为它们不会很快取得成功。”“我们的努力”会帮助我们。在这种“努力”下，我们会立即介入并立即做事而无需大惊小怪。

自然575，427-428（2019）