地球上最性感鳥類背后的基因

編譯 凌寒

金領侏儒鳥（Manacus vitellinus）的舞姿無人能敵，其性選擇的力量由此可見一斑。每年六月，在巴拿馬的熱帶雨林里，麻雀般大小的雄鳥便會聚集在一起，抖松它們喉嚨下面鮮艷的黃色羽毛，揚起翅膀，以每秒60次的速度快速拍動翅膀。當雌鳥對某只雄鳥表示出好感時，這只雄鳥緊接著就會做出雜技般的跳躍動作，更快速地扇動翅膀，也許偶爾還會以迅雷不及掩耳之勢來個后空翻。“如果侏儒鳥是人類的話，他們將會是我們人類社會中最偉大的藝術家、運動員或社會名流。”弗吉尼亞理工學院和州立大學生物學家伊格納西奧·摩爾（Ignacio Moore）說道。

自查爾斯·達爾文以來，生物學家就已經了解到，當雌性選擇與外表最華麗、表現最出色的雄性交配時，雄性就會進化出自我表現欲——這是健康的象征。現在，通過對金領侏儒鳥及其近親的基因組進行研究，科研人員正在探索驅動這些復雜行為和性狀的基因。最近，在綜合與比較生物學學會的虛擬會議上，摩爾和其他研究人員在已經發表的兩個侏儒鳥基因組的基礎上，又介紹了4個侏儒鳥基因組，并挑選出了在鳥類肌肉和大腦中發揮作用的基因，這些基因可能使這種求偶表態成為可能。

通過對繼續以昆蟲為食的侏儒鳥近親和以水果為食的侏儒鳥近親的基因組進行對比，東卡羅來納大學進化生物學家克里斯托弗·巴拉克里斯南（Christopher Balakvishnan）和馬普鳥類研究所的莫迪·鮑德溫（Maude Baldwin）及其同事發現了以水果為食與復雜的雄性求偶表態逐步進化的證據。

研究人員發現，編碼美味味覺受體的基因甚至在侏儒鳥轉變為水果食性動物之前就已經開始發生變化。鮑德溫在會議上報告說，當橘黃冠霸侏儒鳥（Neopelma chrysocephalum）進化時，這種受體已經對成熟果實的甜味變得敏感——這在鳥類中是很罕見的性狀。該物種的求偶表態只是簡單的跳躍——與后來進化出的以水果為食的物種的精致繁復的求偶表態相去甚遠。

卡耐基梅隆大學進化神經生物學家摩根·沃思林（Morgan Wirthlin）等人對這些使得復雜求偶行為成為可能的DNA變化進行了探索。在對5個侏儒鳥基因組的分析中，她把重點放在超保守的非編碼元件上。超保守非編碼元件是指在所有種類（從雞到人）的動物中幾乎保持完全相同的DNA片段，并被認為在調節其他基因方面發揮著關鍵作用。考慮到這種保守性，她認為它們是尋找可能的性選擇指紋狀圖譜的不二之選。

在侏儒鳥的基因組中，有57個元件與其他物種的匹配序列略有不同；這些變化可能會改變它們調節的基因的活性。其中一些元件聚集在與肌肉蛋白和激素受體相關的基因周圍，一些聚集在大腦中表達的基因附近，包括兩種，TLE4和MEIS2，它們活躍在快速視覺處理所需的基因區域中。沃思林報告說，這兩種基因在侏儒鳥身上都不如在斑胸草雀身上活躍，這種變化可能有助于雄性侏儒鳥應對它們瘋狂舞蹈的視覺需求。

在這次會議上，巴拉克里斯南報告指出，其他基因也可能對這些關鍵的肌肉產生了增壓作用。他的基因組分析表明，參與肌肉代謝和生長的基因活性在侏儒鳥進化的早期發生了變化，產生了更強大的肌肉。他沒有研究過雌性侏儒鳥，但他和福克斯杰格認為，可能是飛行的需求，而不是交配的需求，促成了這些早期的變化。隨后，當性選擇開始作用于進化較晚的物種時，雄性激素受體和其他信號通路的變化，使得雄鳥的飛行肌肉能夠進行求偶表態所需的非常快速的動作。（其他研究表明，雌鳥的肌肉對雄激素不如雄鳥那么敏感。）

侏儒鳥的行為不僅僅是聲音和動作——在某些物種中，這也是一種社會行為，需要多達20只雄性侏儒鳥來協同完成。在所有的脊椎動物中，大腦“核”的網絡——相似神經細胞形成的神經簇——有助于控制社會行為，會議上展示的研究表明這些大腦核中的基因活動模式隨睪丸素水平的變化而變化。東卡羅來納大學的進化生物學家佩里·博爾頓（Peri Bolton）、米勒斯維爾大學的生態學家布倫特·霍頓（Brent Horton）和史密森國家動物園的布倫特·賴德（Brent Ryder）共同進行了這項研究，他們認為雄性激素受體的變化可能對鳥類的社會復雜性和運動能力有所助力。

侏儒鳥的求偶表態令人眼花繚亂，它們復雜的基因基礎同樣令研究人員感到驚嘆。“我們的研究告訴我們，美不僅僅浮于表面。”摩爾說道。

資料來源 Science