基因组图谱全面揭秘鸟类演化“大爆炸”历程(3)

　　基于新的基因组数据，研究人员认为，仅有很少的鸟类幸免于大灭绝事件。后来，它们突发性的演化出1万多种新鸟纲物种。预计现存95%的鸟类的祖先均起源于这一时期。研究人员推测大灭绝事件之后原本由恐龙所占据的生态位被鸟类所占据，新的生态环境为鸟类新物种形成创造了良好条件，导致它们在不到1500万年的时间快速产生很多新物种，在很大程度上也解释了为何现代鸟类具有如此丰富的多样性。

　　让人惊异的是，相比其它脊椎动物，鸟类基因组具有极其特别的特征。张国捷及其学生李彩研究发现，与其它爬行动物相比，鸟类基因组中重复序列的含量比较少，并且在鸟类祖先从爬行动物中分化出来后丢失了数千个基因。

　　张国捷说：“鸟类丢失的很多基因对于人类都有很重要的功能，在维持如生殖系统、骨骼生成和肺部系统等方面不可或缺。这些关键基因的丢失对于鸟类许多特有表型的演化可能有举足轻重的影响。这是个非常有趣的发现，通常认为的演化过程中产生的新性状和表现一般是新产生的遗传物质的产物，然而鸟类独特的演化过程提供了很特殊的例子，说明基因的丢失也能引发出新表型。”

　　研究人员还发现，从整个染色体水平到基因顺序，鸟类的基因组结构在过去1亿多年的时间内非常稳定。与哺乳动物相比，鸟类的基因演化速率也很慢。这是鸟类在超长时间跨度下，在基因组水平上展示出的特有宏观演化特征。

　　然而，一些具有相似生活习性或表型的鸟类，如具有鸣唱学习能力的鸣禽，它们的部分基因组区域表现出极其快速的演化速率。这种情况称为趋同演化，可能是一些亲缘关系很远的鸟类独立演化出相同表型的潜在机制。

　　鸟类物种多样性的分子基础

　　鸟类为何可以鸣唱？研究表明，鸣唱学习在鸟类中至少独立演化产生了两次，并且与很多基因的趋同演化相关。发表在《科学》杂志上的一篇文章提出，具有鸣唱学习能力的鸟类，包括黄莺、鹦鹉和蜂鸟，大脑中与鸣唱学习相关的脑基因调控回路，跟人脑中语言相关的区域呈现出趋同表达和演化的特征。研究发现，有50多个相关基因在上述区域表现出相似的变化模式，且这些基因很多与神经联结的形成有关。另一篇《科学》杂志上的文章则认为，全基因组10%的基因参与了鸟类的鸣唱。这些基因在大脑中与鸣唱学习相关的不同区域有着不同的激活方式，而且它们的激活还通过表观遗传进行调节。此外，一项发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上的研究称，鹦鹉具有一套独特的鸣唱学习系统，其中还会嵌套另一个鸣唱学习系统，这也许是其具有模仿人类语言强大能力的原因。而另一篇发表在《BMC基因组学》杂志上的研究则揭示了鸣禽大脑中与鸣唱控制相关的物种特异性基因。