在一項新研究中，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。

U生物學(xué)家分析了國內(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序列在酒吧鳥類和T檢查和檢查鳥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，基因序列本身都沒有改變。相反，色素最少的無條紋鳥類在基因序列本身中存在突變，這可能會影響其功能。

“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，該論文的高級作者M(jìn)ike Shapiro說。

這是NDP首次與色素變異有關(guān)。鴿子育種者報告說，無犬鳥幾十年來一直存在視力問題。這項研究發(fā)現(xiàn)，無遺傳鴿中發(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鳥在城市環(huán)境中具有優(yōu)勢;它們有更長的繁殖季節(jié)，并且許多年輕人從巢中出來。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鴿(Columba guinea)(一種撒哈拉以南非洲常見的野生鴿)繁殖國內(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。“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)動的多樣性

自從5000多年前馴養(yǎng)這種搖滾鴿以來，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)余愛好者通過在世界各地的育種比賽中爭奪現(xiàn)金獎和榮耀來推動物種內(nèi)的大部分多樣性。

研究人員與美國西部持續(xù)時間最長的賽鴿俱樂部 - 猶他州鴿子俱樂部和國家鴿協(xié)會合作，獲取必要的血液樣本，以研究驅(qū)動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區(qū)域或基因座的變異決定的。愛好者可能已經(jīng)知道更長時間的基本遺傳學(xué)。

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

Vickrey及其同事對四個品種的基因組進(jìn)行了測序，測試了可能調(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一無二的。這絕對令人興奮，”Vickrey說。

“事實證明，你所擁有的那個DNA區(qū)域有多少拷貝決定了你的翅膀有多黑。所以，這是一種通過簡單地復(fù)制DNA片段來進(jìn)化色素沉著等特征的機(jī)制。它不是真正從頭開始進(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。

人際關(guān)系

雖然在鳥類世界中未知，但NDP基因在人類中得到了很好的研究?；蛑械臄?shù)十個突變導(dǎo)致失明，耳聾，精神分裂癥以及運(yùn)動和智力問題。然而，無欄鴿的變異只會影響他們的色素沉著和視力。日本至少有兩個在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。

研究人員正在與U的莫蘭眼科中心合作研究無腹鴿視網(wǎng)膜背后的靜脈和動脈，以深入了解NDP突變對眼睛發(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，讓它們在城市棲息地中茁壯成長。生物學(xué)家正在研究相關(guān)性狀是否會增加NDP不僅改變色素沉著模式的可能性，還會改變其他重要的健康特征。