脚生羽毛的鸟在基因上是聚集在一起的

时间:2020-04-29 19:52 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

脚生羽毛的鸟在基因上是聚集在一起的

就像火车在分开但平行的轨道上运行一样,有时进化的力量会以非常相似的方式影响沿着轨道运行的不同物种。

以鸟类身上发现的一个简单特征的进化为例:脚上长有羽毛。

首席研究员Chiara Bortoluzzi和他在荷兰瓦赫宁根大学的同事们研究了脚羽的遗传基础,这种表型在某些鸡品种中被观察到。

Bortoluzzi说:“脚羽是一个有趣的例子,因为尽管它是一个非常容易识别的特征,可以很容易地选择固定在品种上,但它实际上不是一个单一基因造成的单基因特征。”

这种特征在科学上被称为ptilopody,可以在家养和野生鸟类中观察到,其特征是脚踝和脚部皮肤上羽毛的部分或全部发育。

以前的工作已经证明,Tbx5和Pitx1基因的调节突变有助于家鸽的足羽化。Bortoluzzi想要研究类似的突变是否也会导致鸡的脚长羽毛,如果是这样,同样的通路是否也会被同样的调节机制改变。

平行进化被认为是在独立但相关的谱系中类似表型性状的独立发展。换句话说,当面对适应的时候,大自然可以从相同的基因工具箱中找到新的解决方案。

现在,在《分子生物学与进化》杂志的网络版上,Bortoluzzi和他的合著者报告说,实际上,同一组基因的类似突变正在影响导致家养鸡脚长羽毛的类似分子途径。

为了进行他们的研究,他们结合了全基因组分析、比较基因组学和基因表达分析。采用来自87个传统鸡品种的169份样品的DNA进行全基因组测序分析,然后进行组织和基因表达分析。

在证明Tbx5和Pitx1的基因变异是脚羽形成的主要原因的同时,引人注目的是,作者在Pitx1附近发现了1.7万个碱基对的长基因缺失。这种删除在有脚羽的鸽子身上删除了相同的区域。因此,不仅相同的基因参与了鸽子和鸡的脚羽表型,而且突变的性质也非常相似,至少在Pitx1的情况下是这样。

Bortoluzzi说:“虽然鸡和鸽子在8900多万年前就分道扬镳了,但我们却能在这两个物种中发现完全相同数量的基因位点和完全相同数量的基因,这真是令人惊讶。”“这种相似性甚至更引人注目,因为在一个基因位点上的类似缺失在调节基因表达方面有同样的结果。”

这份手稿提供了强有力的证据,证明脚上的羽毛是由鸡和鸽子的平行进化而来的。

Bortoluzzi说:“有趣的是,在包括雪鸮、金雕和岩松鸡在内的野生鸟类中,脚上的羽毛也可以观察到。”“在这些野生迅猛龙和北方寒带动物中,翼足类动物完全是通过自然选择进化而来。然而,表型的发生提示我们,在不同类型的选择和选择压力下,相同的潜在基因和突变可以在不同的物种中进化。在未来对野生和家养鸟类的研究中,进一步验证这一假设将是非常有趣的。”

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