科学家破解了达尔文的家鸽短喙之谜

几个世纪的杂交使得早期的鸽友们认识到，鸽子的喙长很可能只受几个可遗传因素的制约。然而现代遗传学家未能通过确定控制短喙的分子机制来解决达尔文之谜–一直到现在。

在一项新的研究中，犹他大学的生物学家们发现，ROR2基因的突变跟许多品种的家鸽的喙部尺寸缩小有关。令人惊讶的是，ROR2的突变还是一种叫做罗宾诺综合征的人类疾病的基础。

这项研究的论文首席作者Elena Boer说道：“罗宾诺综合征最引人注目的一些特征是面部特征，包括宽而突出的前额和短而宽的鼻子和嘴，这让人想起鸽子的短喙表型。从发育的角度来看是有意义的，因为我们知道ROR2信号通路在脊椎动物的颅面发育中起着重要作用。”

该论文将于当地时间9月21日发表在《Current Biology》上。

绘制基因和头骨

研究人员培育了两只长着短喙和中等喙的鸽子–中等喙的雄性鸽子是Racing Homer，这种鸟的繁殖速度快，喙的长度跟原始岩鸽相似。这种小喙的雌性是一种Old German Owl–一种奇特的鸽子品种，其拥有一个小而矮胖的嘴。

“饲养者选择这种喙纯粹是为了美观，即便它是有害的–它永远不会出现在自然界。因此，家鸽在寻找决定体型差异的基因方面具有巨大优势，”这项研究的高级作者James E. Talmage说道，“达尔文的一个重要论点是，自然选择和人工选择是同一个过程的变体。鸽子喙的大小有助于弄清楚这是怎么回事。”

短喙和中喙的亲鸟产生了最初的F1雏鸟，它们的喙是中等长度的。当生物学家将F1鸟类相互交配时，产生的F2孙子的喙从大到小，以及介于两者之间的所有尺寸。为了量化这种变化，Boer使用犹他大学临床前成像核心设施生成的微型CT扫描测量了145只F2个体的喙的大小和形状。

Boer说道：“这种方法很酷的一点是，它让我们可以观察整个头骨的大小和形状，结果发现不仅仅是喙的长度不同连脑壳的形状也在同时改变。这些分析表明，F2种群中的喙部变异是由于喙长的实际差异，而不是由于整个头骨或身体大小的变化。”

接下来，研究人员比较了鸽子的基因组。首先，他们使用一种称为数量性状位点(QTL)定位的技术，其确定了分散在整个基因组的DNA序列变异，然后观察这些变异是否出现在F2孙辈的染色体上。

Shapiro说道：“拥有小喙的孙辈跟拥有小喙的祖父母拥有相同的染色体片段，这告诉我们，这段染色体与小喙有关。并且它是在性染色体上，这是经典的遗传实验提出的，所以我们很兴奋。”

然后，研究小组比较了许多不同鸽子品种的整个基因组序列，包括来自31个短喙品种的56只鸽子和来自58个中等或长喙品种的121只鸽子。分析结果显示，所有拥有小喙的个体在包含ROR2基因的基因组中都有相同的DNA序列。

Boer指出：“事实上，我们从两种独立的方法中得到了同样强烈的信号，这真的很令人兴奋，另外还提供了一个额外的证据，它证明ROR2基因位点参与其中。”

研究人员们推测，短喙突变导致ROR2蛋白以一种新的方式折叠，不过他们还计划进行功能实验以弄清楚突变如何影响颅面发育。

鸽子爱好者

令达尔文着迷的家鸽的诱惑至今仍吸引着好奇者。研究小组用于基因组测序的许多血液样本来自犹他州鸽子俱乐部和国家鸽子协会的成员，这两群鸽子爱好者都在继续饲养鸽子并参加比赛以展示不同品种的惊人差异。

Shapiro说道：“在过去十年里，我们实验室发表的每一篇论文都在某种程度上依赖于他们的样本。如果没有鸽子养殖群体，我们不可能做到这一点。”