Nature Genetics雜志十一月十六日連發兩項測序研究,揭示了一個復雜表型差異的簡單遺傳學基礎。研究顯示,流蘇鷸的復雜交配策略取決于一段被稱為超級基因的DNA。華大基因Xin Liu領導的研究團隊參與了流蘇鷸的全基因組測序。
流蘇鷸(Philomachus pugnax)在北歐和亞洲的沼澤和濕地比較常見,它們頭頸上蓬松的飾羽就像文藝復興時期流行的裝飾性衣領。這種鳥還具有巴洛克式的求偶行為,雄鳥聚集在交配區域進行復雜的求偶表演,以贏取雌鳥的歡心。
科學家們根據交配策略將雄性流蘇鷸分為三類:擁有棕色和黑色頸羽的“Independent”雄鳥堅守自己的交配領地;白色頸羽的“Satellite”雄鳥入侵別人的領地,偷取附近的雌鳥;“Faeder”雄鳥最少見,它們利用自己與雌鳥相似的外表來搞破壞。
超級基因
早在1995年人們就發現,雄性流蘇鷸的交配方式由一個遺傳因子決定。不過,這種行為和外形上的廣泛差異不大可能來自于一個基因。Nature Genetics雜志上的這兩項研究表明,一個長達4.5Mb的超級基因控制著流蘇鷸的特殊交配行為,這個超級基因包含125個基因。(延伸閱讀:華大基因領銜發表Science重大成果)
一般來說,一段連續的長DNA會受到同源重組的影響。不過流蘇鷸的超級基因是倒置形成的,可以防止其中的基因與姐妹染色體上的相應基因進行重組。據介紹,這種倒置的超級基因誕生于大約三百八十萬年前。在五十萬年前超級基因有些部分又恢復了正常方向,形成了新版本的超級基因。“Faeder”雄鳥具有一個拷貝的原始超級基因,“Satellite”雄鳥具有一個拷貝的新版超級基因,而“Independent”雄鳥缺乏以上兩種超級基因。
超級基因在三百八十萬年中積累的遺傳學改變,造成了雄性流蘇鷸迥異的外表和行為。“Faeder”和“satellite”雄鳥的睪酮分解基因附近存在突變。Uppsala大學的Leif Andersson認為,這兩種雄鳥不是好斗的領土保衛者,就是因為這個基因過度活躍。此外,“satellite”雄鳥的超級基因還攜帶干擾MC1R的突變。MC1R與許多動物的毛色和膚色有關,“satellite”雄鳥的白色羽毛可能就是這樣來的。