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美国研究人员称已破解达尔文鸽子之谜

老德国猫头鹰(左)和荷马赛车(右)的照片。 这两只家鸽是 100 多只鸽子的祖先,这项研究旨在研究为什么家鸽的喙大小差异如此之大。 (悉尼斯特林厄姆来自犹他大学)

盐湖城 – 在查尔斯·达尔文 19 世纪的神话研究中,有许多动物引起了他的兴趣。

它可能主要与海龟和麻雀有关,但它也经常栖息在家鸽。 这是因为这个物种帮助塑造了他的自然选择理论,因为他指出家鸽是人工选择的, 迈克尔·威洛克 (Michael Willock) 在 2013 年洛克菲勒大学的“孵化器”文章中写道.

但他想知道鸽子的一个方面是,为什么 300 多种不同品种的鸽子有各种形状和大小的喙,包括短到让父母难以喂养幼崽的喙?

一个多世纪后,犹他大学的研究人员表示,他们现在对所谓的“达尔文短喙之谜”有了答案。 他们说鸽子的短喙是基因突变的结果,与导致人类鲁比诺综合征的基因突变相同。 他们的研究结果于周二发表在期刊“当前生物学. ”

为了得出他们的发现,一组研究人员饲养了两只喙不同的鸽子。 犹他大学生物学教授、该研究的资深作者迈克尔·夏皮罗 (Michael Shapiro) 解释说,家鸽饲养员选择喙是基于美学,而不是任何有利于自然界物种的东西。 出于这个原因,研究人员知道他们可以找到导致不同喙大小的基因。

“达尔文的一个重要论点是,自然选择和人工选择是同一过程中的差异,”夏皮罗周二在一份声明中说。 “鸽子的喙大小有助于弄清楚这是如何工作的。”

该团队首先用中等大小的喙为荷马种鸽进行繁殖,类似于带有老德国猫头鹰的老岩鸽,尽管它的名字是豪华的小喙鸽。 它的幼鸟的特点是喙中等长度; 当这些鸟与另一只鸟交配时,它们的后代会出现不同大小和形状的喙。

Elena Boyer — ARUP 实验室的临床多样性科学家、犹他大学前博士后研究员和该研究的主要作者 — 然后使用微型计算机断层扫描仪测量了 100 多只作为原始鸽子后代的鸟类的喙一对。 研究发现,不仅鸟类的喙不同,而且它们在鸟类较薄的形状上也有所不同。

“这些分析表明,组内喙的变异是由于喙长度的实际差异,而不是头骨或整体体型的差异,”她在一份声明中说。

但该论文最大的发现是,短喙是 ROR2 基因改变的结果。 这是通过两个步骤发现的。

他们最初使用了一种称为数量性状基因座作图的过程,这有助于他们识别 DNA 序列变异以及寻找后代染色体突变的能力。 根据夏皮罗的说法,结果证实了研究人员基于之前经典遗传实验的预期。 他说,他们发现小喙的孙子与小喙的祖父有着“相同的染色体片段”。

然后他们分析了来自不同鸽子品系的所有基因组序列。 这项研究表明,所有具有小喙的鸟类在包含 ROR2 基因的基因组中都具有相同的 DNA 序列。 Boyer 说在两种不同的方法中发现相同的结果“真的很令人兴奋”,因为它强烈表明 ROR2 基因是喙大小的主要因素。

她补充说,ROR2 基因突变也会导致人类出现鲁比诺综合征。

“鲁比诺综合征的一些最显着特征是面部特征,包括宽阔突出的前额和短而宽的鼻子和嘴巴,让人想起鸽子短喙的表型,”她解释说。 “从发育的角度来看,这是有道理的,因为我们知道 ROR2 信号通路在颅脊椎动物的发育中起着重要作用。”

达尔文关于动物突变的诸多困境之一现已解决。

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