6月17日，我校生命科学学院昆虫科学与技术研究所的李胜教授和任充华研究员等合作，在国际顶级生态与进化期刊Nature Ecology & Evolution上以Article形式在线发表了题为“Rewiring of two conserved signalling hubs into one axis underlies convergent female-specific wing regression in insects”的最新研究论文。该研究深入解析了昆虫雌性特异性翅退化（FSWR）背后的转录调控机制，创新性地发现性二型调控因子Dsx与变态发育关键因子E93通过“基因线路重接”，构建了一条关键的DSX-E93调控轴。研究证实，该调控轴通过重塑染色质的开放性及其三维拓扑结构，精准决定了E93的性别偏好性表达与翅发育过程中关键细胞亚群的命运，从而在不同物种中独立演化出了雌性特异性翅退化这一极具适应意义的表型。

性别二型性（性二型）是自然界生物多样性的重要表现形式。相较于学界长期关注的“雄性夸张特征”，雌性特异性特征的退化或丢失（如翅退化）虽然广泛存在，但其背后的分子演化机制长期以来仍是未解之谜。本研究聚焦于蜚蠊目昆虫，发现雌性特异性翅退化在昆虫界中广泛分布且经历了多次独立起源。研究团队以中华真地鳖（Eupolyphaga sinensis）为核心模型，通过严谨的生态适应实验揭示：这种看似原始的退化特征实则是自然选择下的进化智慧，保留翅的雄性更利于求偶振翅与种群扩散，而失去翅的雌性则能更高效地钻入土层以躲避天敌，从而在生存上获得显著优势。

长期以来，性别决定通路与变态发育通路被视为两个平行且独立的遗传模块。本研究在昆虫中打破这一认知，揭示这两个通路的关键基因Dsx与E93通过基因线路重接，形成了一个紧密偶联的DSX-E93调控轴。研究特别阐明了上游关键基因Tra在雌性发育中的核心作用：在雌性个体中，Tra通过特异性剪接产生功能性蛋白，精准调控下游Dsx pre-RNA的剪接，产生雌性特异的DSX蛋白（DSXF）。DSXF结合于E93基因的启动子区域发挥转录抑制作用，导致E93沉默，进而关闭翅的发育程序；而在雄性个体中，由于缺乏功能性TRA蛋白，Dsx剪接产生雄性特异的DSXM蛋白。DSXM通过重塑染色质的三维拓扑结构，诱导形成增强子-启动子环（E-P loop），强力激活E93的转录级联，从而启动翅发育。同时，通过对多种蟑螂及蟋蟀的比较基因组学分析，团队有力证明了这一机制是趋同进化的产物：即在亲缘关系较远的物种中，通过相似的遗传改变独立演化出了相同的雌性特异性翅退化表型。此外，研究团队利用单细胞核测序技术（snRNA-seq），进一步在单细胞分辨率下揭示了该调控轴的作用机理。发现DSX-E93轴通过特异性调控翅芽中两类关键细胞亚群的命运决定基因，精确操纵了细胞的增殖与分化轨迹。

这项研究不仅在分子与细胞水平上解答了自达尔文以来关于退化器官如何演化的经典科学问题，更深刻揭示了生物体如何通过简单的遗传开关重接，创造出复杂的适应性表型。这一发现为理解生物形态多样性的演化逻辑提供了系统的分子范例。

李胜教授团队近年来以蟑螂为主要研究对象，围绕昆虫演化发育这一科学问题开展了一系列研究，在Science，Nature Ecology & Evolution（3篇），Nature Communications（2篇）和Molecular Biology & Evolution等权威期刊发表多篇研究论文。我校生命科学学院博士后廖明韬、博士生陈昕懿、副研究员袁冬伟和北京大学生命科学学院博士生赵懂为本文共同第一作者，华南师范大学李胜教授、任充华研究员与北京大学张蔚研究员为共同通讯作者，我校为第一和通讯作者单位。该研究也得到Armin P. Moczek教授、胡永刚教授、潘玉峰教授、马晴研究员、陈占起研究员和徐永镇教授等的大力支持。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年科学基金和国家自然科学基金面上项目等基金的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41559-026-03107-0