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nature:科学家发表达尔文雀大规模测序研究

【2015-02-25】

达尔文雀(darwin's finches)是指一群生活在加拉帕戈斯群岛和科科斯群岛的近缘雀鸟物种,因为栖息地不同它们演化出了多样化的喙和行为。这些雀鸟为达尔文的进化论提供了有力支持,一直是物种形成和适应性进化的经典范例。

在达尔文诞辰206周年之际,nature杂志发表了一项达尔文雀的大规模测序研究。乌普萨拉大学和普林斯顿大学的科学家们阐明了这些雀鸟的进化史,并且鉴定了一个造成种内和种间鸟喙差异的基因。

达尔文雀是适应性辐射的典型范例。大约两百万年以前,它们的共同祖先来到加拉帕戈斯群岛。在漫长的进化过程中,达尔文雀形成了体型、喙形、鸣叫声和进食行为不同的15个物种。体型和喙形的改变,允许不同达尔文雀利用不同的食物来源,比如昆虫、种子、花蜜以及鬣蜥的血。这些都遵循达尔文的自然选择理论。

“为了了解达尔文雀的进化史,我们测序了120种鸟类的基因组,包括所有已知的达尔文雀和两个近缘物种,”文章的第一作者sangeet lamichhaney博士说。

研究人员发现,物种间的基因流动在达尔文雀进化中起到了突出的作用。举例来说,两种达尔文雀的杂交很明显发生在一百万年前。

“我们在加拉帕戈斯群岛上工作时,观察到了许多达尔文雀种间杂交的例子,但当时我们还不清楚这些杂交在进化上的影响,”普林斯顿大学的peter grant和rosemary grant说。他们在加拉帕戈斯群岛实地工作了四十年,可以说是世界上最了解达尔文雀的人。

“现在我们可以断定,种间杂交在达尔文雀的进化中起到了关键性作用,有助于维持它们的遗传多样性”peter grant说。

体型和喙形差异是达尔文雀最显著的表型多样性。达尔文在《the voyage of the beagle》中对这种多样性进行了描述。现在,研究人员通过比较两种鸟喙差异较大的达尔文雀,阐明了喙形多样性背后的遗传学基础。他们发现了15个差异较大的基因组区域,其中有六个基因与颅面或喙发育有关。

“最值得关注的是,alx1基因的遗传变异不仅影响达尔文雀的种间鸟喙差异,还与种内的个体鸟喙差异有关,”领导这项研究的leif andersson说。

alx1编码的转录因子在脊椎动物的正常颅面发育中起到了关键性作用,使这个基因失活的突变会引起严重的出生缺陷,包括人类额鼻发育不良。

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