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研究表明单个基因如何驱动野生鸣禽的侵略

一项新研究表明,单个基因的分化如何改变野生鸣禽的行为,从而确定白喉麻雀是否表现出更多或更少的攻击性。在的美国国家科学院(PNAS)的论文发表的研究,由埃默里大学神经科学家领导。

研究人员从一个由1000多个基因组成的复合物中挑出了一种雌激素受体,这些基因被称为“超基因”,或者是遗传在一起的遗传物质。这项工作罕见地揭示了基因组差异如何导致脊椎动物的行为差异。

该论文的第一作者埃默里(Emory)研究生珍妮弗·梅里特(Jennifer Merritt)说:“进化已经使这种鸣禽的基因的DNA序列发生了变化,我们证明了这些微小的变化会影响该基因的表达以及该鸟的行为。”

Merritt是Donna Maney实验室的博士学位候选人,该论文的高级作者,Emory心理学教授。

梅里特说:“白喉麻雀是北美大部分地区常见的后院鸟类。”“它们的显着之处在于它们以两种不同的形态出现,它们不仅具有不同的羽毛,而且具有使生殖产量最大化的不同策略。这两种类型的差异都是由单个染色体仅一个区域的遗传分化引起的,我们知道确切的位置。”

在物种进化的某个时刻,染色体会断裂和翻转。这个过程称为反转,将被困在内部的基因分离出来,产生一个超基因。在某些情况下,超基因已在单个物种内导致了不同的形态-具有超基因的个体和没有超基因的个体。

就白喉麻雀而言,白色条纹的变体在其冠上具有明亮的黄色,黑白条纹,而棕褐色条纹的变体具有更柔和的棕褐色和灰色条纹。与没有重排染色体的棕褐色带鸟相比,全都拥有至少一条重排染色体的白条纹鸟往往更具攻击性,并且父母较少。

“科学家已经假设100年了,倒置对于我们在自然界中看到的某些复杂行为的演化很重要,” Maney说。“但是反转很难理解,因为当它们转化为超基因时,所有基因都一起遗传。我们已经对白喉麻雀的自然历史以及其攻击的生物学机制了解很多。有了这些知识,我们终于能够在分子水平上证明超基因的进化作用。”

本论文以Maney实验室的先前工作为基础,该实验室是将基因序列与自由活动动物的行为联系起来的领导者。2014年,实验室鉴定出一种激素受体-雌激素受体α(ER-alpha)-似乎与麻雀在野外的攻击行为和养育行为的差异有关。白条纹的鸟类表达该受体的水平比棕褐色条纹的鸟类高得多,表达量越大,鸟类就越有攻击性。

“在本文中,我们想一直追踪ER-alpha的遗传变异,直到它在大脑中表达的位置,然后再追踪行为,以观察我们是否可以追踪行为变异是该基因的变异,”梅里特说。

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