Molecular and functional basis of phenotypic convergence in white lizards at White Sands

Molecular and functional basis of phenotypic convergence in white lizards at White Sands

Erica Bree Rosenblum, Holger Römpler, Torsten Schöneberg and Hopi E. Hoekstra

PNAS, Published online before print December 28, 2009, doi: 10.1073/pnas.0911042107


There are many striking examples of phenotypic convergence in nature, in some cases associated with changes in the same genes. But even mutations in the same gene may have different biochemical properties and thus different evolutionary consequences. Here we dissect the molecular mechanism of convergent evolution in three lizard species with blanched coloration on the gypsum dunes of White Sands, New Mexico. These White Sands forms have rapidly evolved cryptic coloration in the last few thousand years, presumably to avoid predation. We use cell-based assays to demonstrate that independent mutations in the same gene underlie the convergent blanched phenotypes in two of the three species. Although the same gene contributes to light phenotypes in these White Sands populations, the specific molecular mechanisms leading to reduced melanin production are different. In one case, mutations affect receptor signaling and in the other, the ability of the receptor to integrate into the melanocyte membrane. These functional differences have important ramifications at the organismal level. Derived alleles in the two species show opposite dominance patterns, which in turn affect their visibility to selection and the spatial distribution of alleles across habitats. Our results demonstrate that even when the same gene is responsible for phenotypic convergence, differences in molecular mechanism can have dramatic consequences on trait expression and ultimately the adaptive trajectory.

  1. #1 par Jean-Pierre CRESPIN le janvier 6, 2010 - 10:11

    C’est drôle, le mot convergence me parle. Je l’utilise depuis longtemps déjà pour décrire ce que Pascal JOUXTEL appelle ‘solutions culturelles’ mais je l’emploie pour parler d’événements culturels identiques ou très proches qui se sont produits à des distances tellement éloignées qu’il n’y a aucune chance que leur survenue puisse être due à un fait de communication. C’est donc juste une … convergence.
    Par exemple l’édification de pyramides en Egypte et chez le peuple Maya. Ou l’édification de systèmes de numération de position à base 20 ou à base 10 (chez les Mayas anciens et chez les Indiens de l’époque de Brahmagupta) assortis de l’utilisation d’un zéro servant dans tous les calculs, à la fois nombre et nombre de… comme le dit André Cauty.

    Bon, j’espère avoir des convergences de vues avec toi mais je suis persuadé qu’il peut y avoir convergence dans les phénotypes comme il y a des convergences ou des associations entre des packs de gènes… Encore un mot assez mal défini.

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