地球上最性感鸟类背后的基因

编译 凌寒

金领侏儒鸟（Manacus vitellinus）的舞姿无人能敌，其性选择的力量由此可见一斑。每年六月，在巴拿马的热带雨林里，麻雀般大小的雄鸟便会聚集在一起，抖松它们喉咙下面鲜艳的黄色羽毛，扬起翅膀，以每秒60次的速度快速拍动翅膀。当雌鸟对某只雄鸟表示出好感时，这只雄鸟紧接着就会做出杂技般的跳跃动作，更快速地扇动翅膀，也许偶尔还会以迅雷不及掩耳之势来个后空翻。“如果侏儒鸟是人类的话，他们将会是我们人类社会中最伟大的艺术家、运动员或社会名流。”弗吉尼亚理工学院和州立大学生物学家伊格纳西奥·摩尔（Ignacio Moore）说道。

自查尔斯·达尔文以来，生物学家就已经了解到，当雌性选择与外表最华丽、表现最出色的雄性交配时，雄性就会进化出自我表现欲——这是健康的象征。现在，通过对金领侏儒鸟及其近亲的基因组进行研究，科研人员正在探索驱动这些复杂行为和性状的基因。最近，在综合与比较生物学学会的虚拟会议上，摩尔和其他研究人员在已经发表的两个侏儒鸟基因组的基础上，又介绍了4个侏儒鸟基因组，并挑选出了在鸟类肌肉和大脑中发挥作用的基因，这些基因可能使这种求偶表态成为可能。

通过对继续以昆虫为食的侏儒鸟近亲和以水果为食的侏儒鸟近亲的基因组进行对比，东卡罗来纳大学进化生物学家克里斯托弗·巴拉克里斯南（Christopher Balakvishnan）和马普鸟类研究所的莫迪·鲍德温（Maude Baldwin）及其同事发现了以水果为食与复杂的雄性求偶表态逐步进化的证据。

研究人员发现，编码美味味觉受体的基因甚至在侏儒鸟转变为水果食性动物之前就已经开始发生变化。鲍德温在会议上报告说，当橘黄冠霸侏儒鸟（Neopelma chrysocephalum）进化时，这种受体已经对成熟果实的甜味变得敏感——这在鸟类中是很罕见的性状。该物种的求偶表态只是简单的跳跃——与后来进化出的以水果为食的物种的精致繁复的求偶表态相去甚远。

卡耐基梅隆大学进化神经生物学家摩根·沃思林（Morgan Wirthlin）等人对这些使得复杂求偶行为成为可能的DNA变化进行了探索。在对5个侏儒鸟基因组的分析中，她把重点放在超保守的非编码元件上。超保守非编码元件是指在所有种类（从鸡到人）的动物中几乎保持完全相同的DNA片段，并被认为在调节其他基因方面发挥着关键作用。考虑到这种保守性，她认为它们是寻找可能的性选择指纹状图谱的不二之选。

在侏儒鸟的基因组中，有57个元件与其他物种的匹配序列略有不同；这些变化可能会改变它们调节的基因的活性。其中一些元件聚集在与肌肉蛋白和激素受体相关的基因周围，一些聚集在大脑中表达的基因附近，包括两种，TLE4和MEIS2，它们活跃在快速视觉处理所需的基因区域中。沃思林报告说，这两种基因在侏儒鸟身上都不如在斑胸草雀身上活跃，这种变化可能有助于雄性侏儒鸟应对它们疯狂舞蹈的视觉需求。

在这次会议上，巴拉克里斯南报告指出，其他基因也可能对这些关键的肌肉产生了增压作用。他的基因组分析表明，参与肌肉代谢和生长的基因活性在侏儒鸟进化的早期发生了变化，产生了更强大的肌肉。他没有研究过雌性侏儒鸟，但他和福克斯杰格认为，可能是飞行的需求，而不是交配的需求，促成了这些早期的变化。随后，当性选择开始作用于进化较晚的物种时，雄性激素受体和其他信号通路的变化，使得雄鸟的飞行肌肉能够进行求偶表态所需的非常快速的动作。（其他研究表明，雌鸟的肌肉对雄激素不如雄鸟那么敏感。）

侏儒鸟的行为不仅仅是声音和动作——在某些物种中，这也是一种社会行为，需要多达20只雄性侏儒鸟来协同完成。在所有的脊椎动物中，大脑“核”的网络——相似神经细胞形成的神经簇——有助于控制社会行为，会议上展示的研究表明这些大脑核中的基因活动模式随睾丸素水平的变化而变化。东卡罗来纳大学的进化生物学家佩里·博尔顿（Peri Bolton）、米勒斯维尔大学的生态学家布伦特·霍顿（Brent Horton）和史密森国家动物园的布伦特·赖德（Brent Ryder）共同进行了这项研究，他们认为雄性激素受体的变化可能对鸟类的社会复杂性和运动能力有所助力。

侏儒鸟的求偶表态令人眼花缭乱，它们复杂的基因基础同样令研究人员感到惊叹。“我们的研究告诉我们，美不仅仅浮于表面。”摩尔说道。

资料来源 Science