在Wi-Fi和互聯(lián)網(wǎng)，電話和電報(bào)之前，社會(huì)的原始即時(shí)通訊服務(wù)都是歸巢的鴿子。在成為第一批馴養(yǎng)的鳥類之后，估計(jì)長達(dá)2000年，這些可靠的信使帶來了戰(zhàn)場(chǎng)和國家元首之間的新聞。

然后，大約200年前，來自比利時(shí)的鴿友創(chuàng)造了一種國際體育運(yùn)動(dòng)，培育賽鴿以獲得更快的飛行速度和更長的歸巢技能。如今，這些鳥類可以以高達(dá)每小時(shí)70公里的速度飛離家園1000公里，其中最好的鳥類在繁殖市場(chǎng)上花費(fèi)數(shù)千歐元，不斷努力爭(zhēng)取一場(chǎng)比賽。

最近，科學(xué)家們一直在使用最先進(jìn)的基因組工具來幫助了解賽鴿的特殊性狀。

由Malgorzata Anna Gazda和Miguel Carneiro領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)10只賽鴿的第一次全基因組測(cè)序以及來自35個(gè)不同品種的數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試，現(xiàn)在已經(jīng)確定了賽鴿中可能有助于提高其表現(xiàn)的新線索。該研究還包括觀察賽鴿與其他品種的大腦和肌肉組織中的基因表達(dá)差異(使用RNA測(cè)序表達(dá)數(shù)據(jù))。

“我們?nèi)蚪M的選擇掃描揭示了更快的飛行，耐力和賽鴿準(zhǔn)確導(dǎo)航的基因結(jié)構(gòu)和選擇模式，”Malgorzata Anna Gazda說。“它還提供了一個(gè)候選基因目錄，其中一些引人注目的基因可能成為賽車表現(xiàn)表型的基礎(chǔ)。”

他們的分析表明，賽鴿是獨(dú)一無二的，并且與其他鴿系在遺傳上有區(qū)別，并且在其基因組的幾個(gè)區(qū)域中存在適應(yīng)性，并且在腦和肌肉組織中基因表達(dá)的關(guān)鍵差異。

但與其他特征一樣，沒有單個(gè)基因負(fù)責(zé)這些差異。

“引人注目的是，在一個(gè)有17,425,765百萬種變種的數(shù)據(jù)集中，我們沒有找到一個(gè)在賽鴿和非賽鴿之間具有診斷等位基因的變種的例子，”米格爾卡內(nèi)羅說。“任何單一的遺傳變化都不足以說明賽鴿的優(yōu)越飛行和定向能力。此外，我們?cè)诨蚪M中恢復(fù)了相當(dāng)多的選擇簽名，表明適應(yīng)極端表現(xiàn)的多基因基礎(chǔ)考慮到必須與優(yōu)越的賽車性能(心血管，呼吸，肌肉骨骼和神經(jīng)系統(tǒng))相互作用的身體系統(tǒng)的數(shù)量，這種模式可能是預(yù)期的。“

特別是，他們已經(jīng)確定了許多候選基因，這些基因被發(fā)現(xiàn)在賽鴿中具有變異，其中一個(gè)被稱為在肌肉中差異表達(dá)，并且兩者都具有與運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)相關(guān)的功能。

“盡管賽鴿和非賽鴿之間缺乏固定的遺傳變異，但我們的全基因組篩選表明，在賽鴿基因組中，正選擇的特征是常見的，”Miguel Carneiro說。

他們的RNA-seq分析揭示了賽鴿和非賽鴿之間基因表達(dá)的低至中等變化。來自總共242個(gè)RNA轉(zhuǎn)錄物的模式顯示與腦差異表達(dá)，與肌肉相比顯示出較少的差異(29)(213)。

“基因CASK，SIK1和PTPRD是與賽車表現(xiàn)表型有關(guān)的良好候選者，”Malgorzata Gazda說。“CASK與神經(jīng)肌肉接頭的發(fā)展有關(guān)，神經(jīng)肌肉接頭在骨骼肌的功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用。這種結(jié)合的形態(tài)和生理學(xué)差異與肌肉性能有關(guān).SIK1已被證明可調(diào)節(jié)肌肉功能和生長?？刂萍∪馓禺愋曰虻谋磉_(dá)SIK1也被證明可以調(diào)節(jié)肝臟脂肪生成，這在能量穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用。最后，PTPRD影響海馬突觸長時(shí)增強(qiáng)的程度，海馬是一個(gè)發(fā)揮作用的大腦區(qū)域在空間記憶中被認(rèn)為與鳥類導(dǎo)航有關(guān)。“

作者得出結(jié)論，賽鴿的更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力和卓越的導(dǎo)航性是復(fù)雜的多基因性狀，并且該品種的適應(yīng)性變化是選擇形成建立群體的品種中存在的變異的結(jié)果。

未來的后續(xù)研究，如全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)或選擇性育種來映射候選基因附近的位置，將進(jìn)行更深入研究賽鴿導(dǎo)航，飛行和更快速度的復(fù)雜生理和適應(yīng)性變化。