具有里程碑意义的研究揭示了达尔文雀适应性的基因基础

一个国际研究小组最近发表了一项关于自然种群中当代进化变化的具有里程碑意义的研究。这项研究利用了达尔文雀中近 4000 种自然栖息地动物最广泛的基因组数据集，揭示了这一标志性群体适应性的基因基础。研究结果最近发表在《科学》杂志上。

自从达尔文写下有关加拉帕戈斯群岛雀类的文章以来，生物学家就一直在研究这些小型鸣禽，以了解它们的进化机制。在过去的一百万年中，一个祖先物种进化成了 18 个不同的物种。达尔文雀作为一种研究生物的优势在于它们能够展示物种演化的早期阶段。

普林斯顿大学的彼得-格兰特（Peter Grant）和罗斯玛丽-格兰特（Rosemary Grant）从 20 世纪 70 年代开始追踪达尔文雀的几乎每一个个体。他们的研究表明，达芙妮-马约尔的雀类是随着环境的变化和物种间的相互作用而进化的。一个国际研究小组对达芙妮岛上研究的几乎所有雀类的基因组进行了测序，并揭示了适应性变化的基因结构。

俯瞰厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛大达芙妮岛上的火山口。图片来源：Erik Enbody

这项研究的第一作者、乌普萨拉大学前博士后埃里克-恩博迪（Erik Enbody）说："我认为这是一个非常令人兴奋的机会，可以把我们对过去深处进化变化的理解与当前的观察结合起来。基因组数据是一个强大的工具，可以让我们实地观察鸟类，了解影响鸟类进化的因素，如果没有几十年来对加拉帕戈斯群岛的研究，这种规模的研究是不可能实现的。"

该研究的资深作者莱夫-安德森（Leif Andersson）（乌普萨拉大学和德克萨斯农工大学）说："我们发现的一个显著特点是，只有少数几个基因位点可以解释雀喙的大量变异。这些基因变化的进化方式之一似乎是将多个基因捆绑在一起，然后随着环境的变化进行自然选择。"

厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛达芙妮大岛上的一只大地雀（Geospiza magnirostris）。图片来源：Erik Enbody。

这些结果可能会让人类遗传学家大吃一惊，因为在人类的身高变异中，许多基因变异只占很小一部分。

在研究的三十年间，中地雀的喙变得更小了。利用达芙妮岛上所有雀类的基因组，研究人员发现，这是因为小地雀的基因通过杂交和干旱时期转移而来，在干旱时期，喙较小的个体生存得更好。这项研究强调了长期研究对于了解进化变化机制的价值。

来自厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛海上的大鸨。图片来源：Erik Enbody

研究人员从每只鸟的翼脉中采集了一滴血，并给每只鸟系上了带子。这样就可以对它们进行追踪，确定它们存活了多长时间、与谁交配以及它们的后代。

罗斯玛丽-格兰特补充说："通过在整个研究过程中收集血液样本，我们可以在技术成熟时将样本用于基因组研究。"

研究人员不仅研究了中地雀，还研究了岛上四种雀类的整个群落。随着岛上条件的变化以及与中型地雀杂交的增加，普通仙人掌雀的嘴逐渐变钝。这项研究描绘了一幅动态的图景：物种如何通过基因变化和有时在物种间传递的巨大表型效应来适应不断变化的环境。随着全球环境的不断变化，加拉帕戈斯岛上的雀类将为我们提供一个宝贵的窗口，让我们了解鸟类、其基因构成和环境如何相互作用，从而塑造野生种群的未来。