在一項(xiàng)新研究中，由猶他大學(xué)生物學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，單個(gè)基因的不同版本，稱為NDP(諾里病蛋白)，在鴿子的顏色模式和人類的視力缺陷之間存在意想不到的聯(lián)系。這些基因變異很可能是由來(lái)自不同鴿種的人類培育成鴿子，并且現(xiàn)在在生活在城市環(huán)境中的野生野生種群中具有進(jìn)化優(yōu)勢(shì)。

U生物學(xué)家分析了國(guó)內(nèi)搖滾鴿(Columba livia)的基因組，以確定控制鴿翼羽毛四種基本顏色模式的突變。他們比較了默認(rèn)的祖先“條形”圖案，它以翼尖附近的水平黑色條紋命名，與稍暗的“格子”圖案，最暗的“T-check”圖案和最輕的“無(wú)條紋”圖案相比較。

他們發(fā)現(xiàn)NDP基因附近的DNA序列在酒吧鳥(niǎo)類和T檢查和檢查鳥(niǎo)類之間是非常不同的。此外，一些T-check和checker鴿子在基因附近有更多的DNA拷貝，導(dǎo)致羽毛中的色素更多。在所有情況下，基因序列本身都沒(méi)有改變。相反，色素最少的無(wú)條紋鳥(niǎo)類在基因序列本身中存在突變，這可能會(huì)影響其功能。

“這是相當(dāng)古怪的。它是相同的基因，但它以不同的方式被修改以獲得完全不同的結(jié)果，”U的生物學(xué)教授，該論文的高級(jí)作者M(jìn)ike Shapiro說(shuō)。

這是NDP首次與色素變異有關(guān)。鴿子育種者報(bào)告說(shuō)，無(wú)犬鳥(niǎo)幾十年來(lái)一直存在視力問(wèn)題。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)遺傳鴿中發(fā)現(xiàn)的完全相同的NDP突變也存在于遺傳性失明的兩個(gè)人類家族中，這表明這部分NDP基因在眼睛發(fā)育中很重要。

以前的研究表明，較暗的格子和T-check鳥(niǎo)在城市環(huán)境中具有優(yōu)勢(shì);它們有更長(zhǎng)的繁殖季節(jié)，并且許多年輕人從巢中出來(lái)。新的U研究發(fā)現(xiàn)，與檢查和T檢查模式相關(guān)的遺傳變化可能是由于人類用非洲斑點(diǎn)鴿(Columba guinea)(一種撒哈拉以南非洲常見(jiàn)的野生鴿)繁殖國(guó)內(nèi)原鴿而引起的。在鴿子馴化很久之后，幾百年前，一種版本的NDP基因被引入國(guó)內(nèi)鴿子。這意味著令人驚嘆。

“人類可能已將一種特性轉(zhuǎn)移到另一種他們已經(jīng)馴化的其他物種，而這種特性現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)在野外，現(xiàn)在它特別有利于人類創(chuàng)造的棲息地，”夏皮羅說(shuō)。“這很瘋狂。”

該研究于2018年7月17日在線發(fā)表在eLife雜志上。

人為驅(qū)動(dòng)的多樣性

自從5000多年前馴養(yǎng)這種搖滾鴿以來(lái)，人類已培育出350多種不同顏色，圖案，形狀和大小的鴿子。這些不起眼的街頭小鳥(niǎo)在戰(zhàn)斗中幫助了亞歷山大大帝，并幫助查爾斯達(dá)爾文解釋了“物種起源上的自然和人工選擇”。今天，業(yè)余愛(ài)好者通過(guò)在世界各地的育種比賽中爭(zhēng)奪現(xiàn)金獎(jiǎng)和榮耀來(lái)推動(dòng)物種內(nèi)的大部分多樣性。

研究人員與美國(guó)西部持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的賽鴿俱樂(lè)部 - 猶他州鴿子俱樂(lè)部和國(guó)家鴿協(xié)會(huì)合作，獲取必要的血液樣本，以研究驅(qū)動(dòng)多種色素沉著模式的分子機(jī)制。在20世紀(jì)初期，遺傳學(xué)家首先記錄了四種基本顏色模式可能是由染色體上單個(gè)區(qū)域或基因座的變異決定的。愛(ài)好者可能已經(jīng)知道更長(zhǎng)時(shí)間的基本遺傳學(xué)。

“如果你將兩種不同的組合結(jié)合在一起，鴿子育種者就會(huì)知道鳥(niǎo)的樣子。不知道所涉及的分子，他們知道哪些物理特征占優(yōu)勢(shì)，哪些是隱性的，”U和博士候選人Anna Vickrey說(shuō)。該論文的作者。

Vickrey及其同事對(duì)四個(gè)品種的基因組進(jìn)行了測(cè)序，測(cè)試了可能調(diào)節(jié)不同顏色模式的候選基因。他們發(fā)現(xiàn)無(wú)犬鴿的NDP基因序列本身存在突變，阻礙了色素的產(chǎn)生。然后，他們確定深色羽毛的鳥(niǎo)類有更多可能的調(diào)節(jié)DNA序列的拷貝，其在檢查者和t檢查鳥(niǎo)類中撥打NDP的表達(dá)。

“要看到色素基因表達(dá)量的變化，以及一組物理特征中基因序列的變化都是獨(dú)一無(wú)二的。這絕對(duì)令人興奮，”Vickrey說(shuō)。

“事實(shí)證明，你所擁有的那個(gè)DNA區(qū)域有多少拷貝決定了你的翅膀有多黑。所以，這是一種通過(guò)簡(jiǎn)單地復(fù)制DNA片段來(lái)進(jìn)化色素沉著等特征的機(jī)制。它不是真正從頭開(kāi)始進(jìn)化的東西，它正在服用你得到了什么，并制作了更多的副本，“夏皮羅補(bǔ)充說(shuō)。

人際關(guān)系

雖然在鳥(niǎo)類世界中未知，但NDP基因在人類中得到了很好的研究?；蛑械臄?shù)十個(gè)突變導(dǎo)致失明，耳聾，精神分裂癥以及運(yùn)動(dòng)和智力問(wèn)題。然而，無(wú)欄鴿的變異只會(huì)影響他們的色素沉著和視力。日本至少有兩個(gè)在NDP中具有相同突變的家庭只有遺??傳性失明。它指出至少部分基因?qū)σ暳苤匾?/p>

“我們之前發(fā)現(xiàn)這種基因并沒(méi)有與色素沉著特征有關(guān)。它與眼睛疾病有著非常有趣的聯(lián)系，因此暗示了色素沉著和眼睛發(fā)育之間的共同聯(lián)系，值得跟進(jìn)，”夏皮羅說(shuō)。

研究人員正在與U的莫蘭眼科中心合作研究無(wú)腹鴿視網(wǎng)膜背后的靜脈和動(dòng)脈，以深入了解NDP突變對(duì)眼睛發(fā)育的影響。

此外，檢查員和T型檢查鴿似乎還有其他生殖和生理變化，讓它們?cè)诔鞘袟⒌刂凶聣殉砷L(zhǎng)。生物學(xué)家正在研究相關(guān)性狀是否會(huì)增加NDP不僅改變色素沉著模式的可能性，還會(huì)改變其他重要的健康特征。