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鸟儿怎样演化?很少产生新基因,主要靠调控基因序列

发布时间:2017-02-15 09:18:31  |   来源:千龙网  |   作者:佚名  |   责任编辑:DH010
鸟类,作为恐龙现存的唯一后裔,曾在第三纪大灭绝事件前后(约6600万年前)发生爆发性的物种演化,演化出众多种类,生存于各式生态环境中。鸟纲基因组计划负责人及本项研究的通讯作者

来源标题:鸟儿怎样演化?


刘旭林

日前,国家基因库生物多样性基因组学团队、华大基因、日本东北大学、东京大学、昆明动物研究所等单位的科学家们,共同揭开鸟类特有性状的形成及宏观演化之谜,此项研究成果在《自然通讯》杂志上发表。

鸟类,作为恐龙现存的唯一后裔,曾在第三纪大灭绝事件前后(约6600万年前)发生爆发性的物种演化,演化出众多种类,生存于各式生态环境中。如今,现生鸟类超过10500种,是四足类脊椎动物中最丰富的一个类群。虽然鸟类拥有极为丰富的生物多样性,但几乎所有的鸟类都具有许多共同的特征,比如鸟喙、中空质轻的骨头、羽毛、飞行能力等。这些鸟类区别于其他物种类群的特征如何在演化过程中形成,是演化生物学里最基础的问题之一。

鸟类不仅在翅膀上生长出飞羽,在尾巴上也长着同样类型的羽毛。研究者认为,SIM1基因以及其关联的ASHCE对鸟类飞羽的形成有着重要的作用。而这个鸟类特有性状正是因为鸟类祖先在与其他恐龙分化后,SIM1基因附近获得一个关联ASHCE元件,促使了鸟类飞羽的表达,也使得鸟类获得飞翔的功能。

根据化石记录推定,鸟类约在1亿7千万多年前的侏罗纪时期获得初级的飞羽。而这个增强子约在1亿4千万年前开始受到强烈的自然选择压力,在鸟类基因组固定下来。此时恰好与鸟类祖先首次出现真正意义的现代飞羽的时间吻合。在这一时期鸟类进一步提高了其飞行能力。

鸟纲基因组计划负责人及本项研究的通讯作者张国捷研究员介绍说,在比较蛋白编码基因数目时发现,跟其他脊椎动物相比,鸟类基因组极少产生新的蛋白编码基因。鸟类采取了与其他物种不同的方式来实现其生物特征的演化,即不需要借助新基因的产生,而是改变其中的非编码序列来实现对基因功能的特异性调控。为适应飞行,鸟类面临着强大的选择压力,因而只保留了很小的基因组,所以在演化过程中很少产生新的基因,但通过对少数的非编码元件的修改,也使得鸟类获得了许多其他物种所没有的特异性状。

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