研究人员解决了查尔斯达尔文的短喙谜

查尔斯·达尔文培育国内鸽子(鸽属利维亚,在他的物种起源描述了鸽迷们所选择的众多变体。他认为这些鸟的嘴里藏着选择的秘密。不受自然选择的束缚,在同一物种中有超过350个品种的喙的形状和大小各不相同。最引人注目的是非常短的喙,它们有时会阻止父母喂养自己的孩子。在一项新的研究中,生物学家发现ROR2基因与家鸽喙的缩小有关;令人惊讶的是,这种基因的突变也导致了一种叫做Robinow综合征

波尔等人饲养的老德国猫头鹰(左)和赛马荷马(右)家鸽。图片来源:Sydney Stringham。

老德国猫头鹰(左)和赛车荷马(右)国内鸽子品种被布尔养殖..图片来源:Sydney Stringham。

“Robinow综合症的一些最显著的特征是面部特征,包括宽阔突出的前额,短而宽的鼻子和嘴,这让人想起鸽子的短喙表型,”犹他大学博士后研究员埃琳娜·波尔博士说。

“从发展的角度来看,由于我们知道ROR2信号传导途径在脊椎动物颅面发育中起着重要作用。”

对于研究来说,波尔和同事博士用短而中等喙育了两只鸽子:(i)中喙男是一只赛车,一只鸟为烧烤长度与祖传鸽子相似;(ii)小喙女是一只古老的德国猫头鹰,这是一只有点蹲喙的花式鸽子品种。

犹他大学的迈克尔·夏皮罗教授说:“繁育者纯粹是为了美观而选择这种喙,以至于它是有害的——它永远不会在自然界中出现。”

“所以,家鸽在寻找导致体型差异的基因方面具有巨大优势。”

达尔文的一个重要论点是,自然选择和人工选择是同一个过程的变体。鸽子喙的大小有助于弄清楚这是怎么回事。”

短期和中喙父母生产了一个初始的F1育雏儿童,中间长度喙。

当研究人员将F1代的鸟配对时,F2代的后代的喙大小不一,大小不一

为了量化变化,它们使用微CT扫描测量了145个F2个体中的喙尺寸和形状。

波尔博士说:“这种方法最酷的地方在于,它允许我们观察整个头骨的大小和形状,结果发现,不仅喙的长度不同,脑壳的形状也在同时改变。”

“这些分析表明,F2种群中的喙部变异是由于喙长的实际差异,而不是由于整个头骨或身体大小的变化。”

利用一种称为QTL定位的技术,科学家们发现了分布在鸽子基因组中的DNA序列变异。

然后,他们看着那些突变是否出现在F2 Grandkids的染色体中。

“带有小喙的孙子,与小喙的祖父母有同一块染色体,这告诉我们,染色体的一块染色体与小喙有关,”Shapiro教授说。

“而且它是在性染色体上,这是经典的遗传实验提出的,所以我们很兴奋。”

然后,作者比较了许多不同鸽子品种的整个基因组序列:来自31个短喙品种的56只鸽子和来自58个中等或长喙品种的121只鸽子。

他们发现,在含有ROR2基因的基因组区域中,所有带有小喙的个体在基因组的区域中具有相同的DNA序列。

“我们从两个独立方法获得相同强大信号的事实真的很令人兴奋,并提供了额外的证据表明ROR2基因座涉及,”波尔博尔博士说。

一个在目前在杂志上发表的研究结果当代生物学德赢ac米兰官方区域合作伙伴

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埃琳娜•布尔当代生物学德赢ac米兰官方区域合作伙伴,在线发布于2021年9月21日;

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