遗传学家解开了长久以来的雀形目鸟喙之谜

布里奇特冯霍尔特最出名的是她与狗和狼的合作，所以当一位鸟类生物学家把她拉到一边说“我真的认为你能帮我解决这个问题”时，她感到很惊讶所以她求助于一个他已经纠结了20多年的谜。

“我喜欢挑战，尤其是在处理新问题的时候！”普林斯顿大学生态学和进化生物学助理教授VonHoldt说。“我在一个全新的系统中遇到了一个新问题，这是一个探索不同生态系统如何促进不同进化模式的难得机会。”

这位鸟类和生物学家是汤姆史密斯，他花了一生的时间在喀麦隆和加州大学洛杉矶分校的实验室里研究鸟类，尤其是黑腹秧鸡。

他和他的同事们花了几年时间研究为什么一些雀类有小喙，而另一些有大喙。他们的原创作品大多已经发现了他们所吃的种子硬度的差异。这个故事很像达尔文的雀。史密斯是加州大学洛杉矶分校的教授，也是热带研究中心的创始主任，他为这些雀类建立了繁殖地，以了解喙大小的遗传。

结果令人惊讶，优雅而简单：孟德尔遗传学，通过普内特广场被几代高中生所熟知。较大的喙是主要特征，所以有两个小嘴的父母只能有小嘴的后代，但如果父母任何一方有大嘴，他们的后代就会混合大小嘴，这与几个世纪前格雷戈尔孟德尔预测的3: 1模型完美匹配。

“你永远也得不到这个！”冯霍尔特笑着说。“性状很少表现出如此清晰的遗传模式，尤其是那些对野生种群健康非常重要的性状。”

冯霍尔特说孟德尔模型是关键。利用分析整个基因组的新技术，结合史密斯多年的生态数据和见解，他们拥有了可以找到并理解这个谜团背后的基因的所有部分。

史密斯通过观察发现了这些喀麦隆鸟类的孟德尔模式，但是他不能确定是哪个基因导致了这种模式。然而，当vonHoldt将大喙鸟的基因与其小喙鸟的基因进行比较时，她发现一段DNA——30万个碱基对，显然是作为一大段遗传的——在大喙鸟和小喙鸟之间总是大小不同。这条染色体中间是IGF-1基因，这是vonHoldt熟悉的狗基因。

“对狗来说，这是一个巨大的基因，无论是字面上还是象征性的，”她说。“它是一种生长因子基因。在狗身上，如果你改变它的表达方式，你只需要做一些基因上的改变，就可以把一只正常大小的狗变成一只茶杯大小的矮狗。”

这种基因可以影响特定的性状或整个动物，取决于它在基因组上的位置和何时表达。“如果这个基因表达更多，你会发现一个更大的特征：更大的身体，更大的脚，更大的耳朵，无论它控制什么。那么很容易想象，这种基因的一个微小变化，就可以轻易地改变特征的大小或形状。我们怀疑这就是故事，这些喙，”冯霍尔特说。

史密斯和他的同事们已经确定喙的大小影响饮食——不管雀鸟是吃大的还是小的种子——但是它似乎对配偶选择没有任何影响。“女人不喜欢长着大鸟嘴的男人，反之亦然，”冯霍尔特说。

在这些鸟中，法案是唯一改变尺度的特征；在其他方面，大喙和小喙黑鼓苗的种子是一样的。但是史密斯也发现了这些雀类的第三种形式，他称之为“超级”物种，具有更大的花费和整体尺寸。

在检查了基因后，vonHoldt发现“巨人”与小而大的喙变形在基因上是不同的。它不仅携带了两个大等位基因的副本——例如大喙鸟——而且还具有其他染色体变化，这显然是另一个进化步骤的产物。

冯霍尔特说，她很高兴有机会从她通常的主题中脱颖而出。“狗和狼帮助我提出了令人兴奋的问题，从驯养到保护，”她说，例如，她在黄石国家公园与狼一起工作。“除了狗，还有很多值得探索的东西。这是一个新合作的好机会，思考不同的问题，用新的方法解决一个老问题。”

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