研究人员已经对所有15种达尔文雀的基因组进行了测序，揭示了一个关键基因，该基因负责这些鸟类喙部多样性。这项研究于本周在《自然》杂志在线发表，也重新绘制了这些标志性鸟类的家谱，它们的面部变异帮助查尔斯·达尔文提出了他的自然选择理论。
这些雀类是厄瓜多尔的加拉帕戈斯群岛和哥斯达黎加的科科斯岛的特有物种。它们的喙适应于它们偏好的食物：例如，莺雀用细而尖的喙刺穿昆虫，而地雀则用强壮而较钝的喙啄开种子。这些鸟类是适应性辐射的教科书式例子，在适应性辐射中，单一祖先通过分化成多个物种来响应选择压力——在本例中是食物的可用性。
达尔文是第一个注意到这一点的，在他1831-36年乘坐HMS贝格尔号的开创性航行中。“人们可能会真的想象，”他在日记中写道，“在这个群岛最初鸟类稀少的情况下，一个物种被选中并为了不同的目的而改造。” 近两个世纪后，他早期的怀疑已被广泛证实。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事。
最初，雀类是根据其身体特征进行分类的。最近，它纳入了关键DNA序列的变异。但是，在瑞典乌普萨拉大学的遗传学家Leif Andersson领导的团队分析了来自120只个体鸟类的样本之前，没有人比较过所有15种物种的全基因组数据。“当我们完成所有物种的整个DNA序列时，我们可以重新绘制那棵树，”他说。
总的来说，研究人员发现与当前的分类学有很好的一致性，但也发现了一些有趣的偏差。例如，他们得出结论，分布在六个岛屿上的地雀Geospiza difficilis实际上包含三个物种。
Andersson的团队还发现物种之间存在广泛的基因混合。这与普林斯顿大学进化生物学家Peter和Rosemary Grant夫妇（他们在加拉帕戈斯群岛工作了几十年）作为研究合著者对杂交鸟类进行的实地观察结果一致。基因组数据表明，这些鸟类在其进化历史中一直在杂交繁殖。
达尔文以分支树的形式著名地勾勒出他对系统发育的最初想法，并在上面写了“我想”。 现在，Peter Grant说，“他可能希望通过在一些分支之间建立联系来重新绘制那棵树，以表示杂交和基因交流”。
通过观察喙形不同的密切相关的雀类，研究人员能够确定负责喙形态的基因。其中一个基因ALX1参与包括鱼类和哺乳动物在内的脊椎动物的面部发育。例如，在人类中，ALX1的缺失会导致严重的面部畸形。
在雀类中，该基因显示出与喙形整齐匹配的两种不同变体。来自喙形高度可变的物种——中地雀 (Geospiza fortis) ——的个体具有钝形和尖形基因变体的混合。这一发现与Grant夫妇的工作完美吻合，该工作记录了该物种最近在20世纪80年代的快速进化，当时一场干旱影响了鸟类的食物供应，其喙开始变得更尖以适应新的饮食。
Andersson怀疑ALX1驱动了这种适应，但其他人说情况更为复杂。哈佛大学位于马萨诸塞州剑桥的进化生物学家Ricardo Mallarino说，鸟喙“在许多参数上有所不同，而不仅仅是钝形或尖形”。ALX1的功能研究应该有助于揭示该基因究竟控制什么，他说。他的同事，进化生物学家Arkhat Abzhanov说，ALX1可能对于具有非常特殊鸟喙的雀类尤其重要。
达尔文会对这些发现作何评价？ “我们必须给他一个遗传学速成课程，”Grant说。“但那样他会很高兴的。结果与他的想法完全一致。”
本文经许可转载，并于2015年2月11日首次发表。