研究人员正在精确定位达尔文雀不同喙背后的基因——这些标志性的鸟类，其面部差异已成为查尔斯·达尔文自然选择理论的经典例证。
去年，研究人员确定了一个基因，该基因有助于决定鸟喙的形状。今天在《科学》杂志上，他们报告了另一个控制喙大小的基因。在2004-05年期间，研究人员观察到，在干旱蹂躏达尔文雀栖息的加拉帕戈斯群岛期间，该基因的变化导致了进化上的变化。为了避免与另一种雀类竞争食物来源，一个雀类的喙大小缩小了，它们的基因也相应发生了变化。
瑞典乌普萨拉大学的遗传学家、该研究的作者之一莱夫·安德森说：“一个很大的问题是，‘是否有可能确定这种正在发生的进化背后的基因，即使是在自然种群中？’我们能够确定直接在这次进化变化中发挥作用的基因。”
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报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
故事始于大约两百万年前，当时所有达尔文雀的共同祖先到达了加拉帕戈斯群岛。到1835年查尔斯·达尔文访问时，这些鸟类已经分化成十几种物种，每一种都适应不同的生态位。有些有巨大的喙来开裂种子，有些有精致的喙来捕捉昆虫，有些甚至有尖锐的喙来吸食血液。
为了研究这种变异的遗传基础，研究人员比较了代表六个达尔文雀物种的 60 只鸟的基因组，以及来自其他物种的 120 个样本，以帮助他们理清系统发育关系。正如预期的那样，亲缘关系密切的物种具有最相似的基因组。
大小基因
但在那六个雀类物种中，基因组的一个区域与鸟的大小比与亲缘关系的相关性更大。小型物种有该基因组区域的一种变异，大型物种有另一种变异，中型物种则有两种变异的混合，这表明该区域中至少有一个基因影响大小。最有可能的候选者是HMGA2，已知该基因会影响其他动物的大小和面部结构。进一步的分析表明，在达尔文雀中，HMGA2区域在控制喙的大小方面尤其重要。
然后，研究人员研究了HMGA2在一次戏剧性的进化事件中的作用。在 2003 年加拉帕戈斯群岛遭受干旱袭击后，许多喙比平均水平大的中地雀（Geospiza fortis）因饥饿而死亡。它们无法与最近在岛上定居并更擅长食用大型种子的大型物种（Geospiza magnirostris）竞争。干旱过后，设法存活下来的中地雀的喙比那些死亡的雀类要小，这可能是因为它们更适合食用其竞争对手避开的小种子。
通过分析干旱前后生活的中地雀的 DNA，研究人员发现，大喙HMGA2变体在因饥饿而死亡的鸟类中更常见，而小喙变体在幸存的鸟类中更常见。研究人员说，这种基因转变可能导致了喙大小的缩小。
加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的进化生物学家多尔夫·施吕特说，这一发现为生物学家探索新的问题打开了大门，例如基因变异何时出现以及它们如何导致物种之间的分裂。
“一方面，它并没有改变任何东西，因为我们已经知道在那次干旱期间存在对竞争的进化反应，”施吕特说。“但另一方面，它改变了一切，因为我们可以指出这种变化的物质基础。”
本文经许可转载，首次发表于2016 年 4 月 21 日。