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一項歷時四年之久、雄心勃勃的國際合作研究，通過全面解析現(xiàn)代鳥類基因組圖譜，使約6600萬年前地球上龐大動物類群恐龍覆滅之后出現(xiàn)的鳥類演化“大爆炸”歷程浮出水面，并深入解答了很多疑問。

1. 鳥類為何可以鳴唱?

研究表明，鳴唱學(xué)習(xí)在鳥類中至少獨立演化產(chǎn)生了兩次，并且與很多基因的趨同演化相關(guān)。

發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇文章提出，具有鳴唱學(xué)習(xí)能力的鳥類，包括黃鶯、鸚鵡和蜂鳥，大腦中與鳴唱學(xué)習(xí)相關(guān)的腦基因調(diào)控回路，跟人腦中語言相關(guān)的區(qū)域呈現(xiàn)出趨同表達和演化的特征。研究發(fā)現(xiàn)，有50多個相關(guān)基因在上述區(qū)域表現(xiàn)出相似的變化模式，且這些基因很多與神經(jīng)聯(lián)結(jié)的形成有關(guān)。

另一篇《科學(xué)》雜志上的文章則認為，全基因組10%的基因參與了鳥類的鳴唱。這些基因在大腦中與鳴唱學(xué)習(xí)相關(guān)的不同區(qū)域有著不同的激活方式，而且它們的激活還通過表觀遺傳進行調(diào)節(jié)。

此外，一項發(fā)表在《公共科學(xué)圖書館·綜合》雜志上的研究稱，鸚鵡具有一套獨特的鳴唱學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其中還會嵌套另一個鳴唱學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這也許是其具有模仿人類語言強大能力的原因。

而另一篇發(fā)表在《BMC基因組學(xué)》雜志上的研究則揭示了鳴禽大腦中與鳴唱控制相關(guān)的物種特異性基因。

2. 鳥類為何沒有牙齒?

生物學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，鳥類有砂囊卻沒有牙齒。發(fā)表在《科學(xué)》雜志的一篇文章指出，與其它一些有齒類的脊椎動物不同，在現(xiàn)存鳥類中，與牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙齒的構(gòu)建塊相關(guān)的部分基因發(fā)生了關(guān)鍵的基因突變。

研究表明，在大約1億多年以前，鳥類共同的祖先在很短的時間內(nèi)已經(jīng)失去了5個與牙齒相關(guān)的基因的功能，從而導(dǎo)致鳥類沒有了牙齒。

鳥類和恐龍有何等關(guān)聯(lián)?與哺乳動物不同，鳥類具有大量的小染色體，這些小且富含基因的染色體被認為存在于它們的恐龍祖先中。

在一項發(fā)表在《BMC基因組學(xué)》雜志的關(guān)于基因核型結(jié)構(gòu)的研究中，研究人員分析了家雞、火雞、北京鴨、斑馬雀和虎皮鸚鵡的全基因組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，家雞具有相對較少的染色體結(jié)構(gòu)變異。

3. 鳥類最近的親戚是誰?

發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項研究，對與鳥類關(guān)系最近的親戚——鱷魚進行了基因組研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鱷魚基因組是演化速率最慢的基因組之一。

根據(jù)鳥類和鱷魚的基因組，研究人員推斷出鳥類和鱷魚共同祖先的基因組序列。而這個“祖先”也是鳥類和那些在6600萬年前就已經(jīng)滅絕了的恐龍的共同祖先。

基因樹和物種樹的差異重要嗎?研究發(fā)現(xiàn)，沒有任何一個由單個基因構(gòu)建出來的演化樹與物種樹完全一致。

導(dǎo)致這種情況的部分原因，是由于一種叫做不完全譜系分選的過程造成的，即由于物種分化時間極其短，使得祖先基因的多態(tài)性在分化的物種里隨機的固定下來。這種現(xiàn)象也為構(gòu)建系統(tǒng)演化樹帶來了極大的障礙。

為解決此問題，研究人員采取了一種新的計算方法，提出基于溯祖理論利用綜合的基因樹來推斷全基因組水平的物種樹。

4. 艷麗羽毛是怎樣演化出來的?

精致鮮艷的羽毛在鳥類演化上具有重要意義，羽毛漂亮的雄鳥在求偶過程中會比競爭對手更具有優(yōu)勢。

在前面提到的一篇《科學(xué)》雜志的綜合性文章中，研究人員稱，在鳥類46個家族中有8個家族，其與羽毛顏色相關(guān)的基因角蛋白等要比其它基因演化得更快。

而一項發(fā)表在《BMC演化生物學(xué)》雜志上的研究稱，水禽具有最少的β角蛋白基因，在陸地鳥類該基因則多出兩倍以上，而在家養(yǎng)寵物和農(nóng)業(yè)鳥類中該基因數(shù)量則更多，高達8倍以上。