當科學家敲除聖甲蟲部分負責頭部發育和塑造的基因時， 該昆蟲在頭上孵化出一組額外的眼睛， 有時形成成一個大的第三隻眼。 現在， 科學家們已經瞭解到額外的眼睛實際上是工作的。
印第安那大學的生物學家去發現了年一個名為orthodenticle基因如何阻止聖甲蟲在發育過程中長出這些額外的眼睛。 當生物學家敲除該基因， 甲蟲會長出一個額外的眼睛(或一雙眼睛)。 這是一個常見的做法在科學研究中：研究某基因如何工作的， 把它敲除， 看看有什麼變化影響。
在一項新實驗中， 10月24日線上發表在《美國國家科學院學報》上， 相同的研究團隊使用掃描電子顯微鏡觀察顯示， 新的眼睛有複雜的結構， 包括連接甲蟲的神經系統。 這些眼睛並不是頭部的裝飾或多餘的結構；昆蟲可以使用它們的新眼睛， 研究人員說。
“這個項目從一個意外的發現開始， ”印第安那大學的生物學家和論文的通訊作者Armin Moczek告訴Live Science。
多年來， 科學家們一直在使用基因改造動物生長出不尋常的身體部位或創建全新的動物，
“在頭部中間有一個奇怪的結構， 當我們仔細地看了看， 發現複雜結構看起來很像昆蟲頭兩側的眼睛， ” Eduardo Zattara告訴Live Science。 Zattara是一個生物學家， 在Moczek的實驗室工作， 是該研究的第一作者最近搬回阿根廷進行生態研究。
儘管額外的眼睛可以以類似的方式在果蠅身上生長， 額外的基因機制阻止了那雙眼睛連接到果蠅的神經系統和產生額外的視覺， Moczek說。 Zattara澄清， 雖然眼睛完全發育， 但他們沒有連接到大腦， 所以他們不能傳輸任何視覺資訊。
為了研究甲蟲的額外的眼睛能做什麼， 研究人員在昆蟲的幼蟲階段和破壞會產生典型眼睛的細胞。 科學家們然後用光刺激新的眼睛， 甲蟲最終低下了頭或轉身離開， 就像一個正常甲蟲的反應。 因為額外的眼睛提供感官輸入給甲蟲， 這意味著新形成的結構與昆蟲中樞神經系統是集成的，
這些發現可以説明解釋這些動物的遺傳編碼如何將定義結構以及如何相互配合， Moczek說。
他的團隊也希望由於簡單遺傳操作這種複雜結構的出現將解釋像眼睛這樣的結構是怎樣逐步形成的， 他說。 需要一個生物體的整個基因組去發育複雜的器官， 如眼睛和大腦， Moczek解釋說。
“對許多人來說有一種廣義的感覺就是複雜的進化特徵需要在基因水準複雜的變化， ”Zattara說。 “我們的結果證實未必是這樣， ”他補充說， 解釋他們如何操縱一個基因引發了新的有功能的結構， 與許多科學家預計相反。