:在鸟的世界里红色羽毛有何特别寓意?

2016-06-12 12:39:51 来源: 《科学美国人》中文版《环球科学》(北京)
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核心提示:几乎所有鸟类都有产生红色羽毛的能力,但是为了实现这一点,它们必须演化出在皮肤里表达这种基因的办法。

在鸟的世界里,红色具有特殊的含义。许多种类的鸟会使用红色作为吸引异性或威慑竞争对手的信号,并将这颜色添加到它们的喙、羽毛或者裸露的皮肤上。一般来说,对多数鸟类而言,越红越好。目前,两个小组的研究人员各自独立地确定了一个编码酶的基因,这种基因允许一些鸟类将它们食谱中的黄色素变成红色素。他们的研究成果发表在5月19日的《当代生物学》上。

“为了生产红色的羽毛,鸟儿将黄色的食用色素类胡萝卜素转化为红色的色素,然后存入它们的羽毛。”葡萄牙波尔图大学的Miguel Carneiro说。“鸟也在视网膜上的一种视锥细胞中积累相同的红色色素,以增强色觉。我们发现一种酶的编码基因,可以使鸟类进行黄色和红色色素的转换。”

“我们之前就已经知道有些鸟能够利用从食物中获得的黄色的类胡萝卜素制造红色的氧化类胡萝卜素,但是涉及的基因或酶以及结构位置还是模糊不清的。”剑桥大学(University of Cambridge)的Nick Mundy补充道。“我们的发现填补了这一空白,并为研究鸟类身上红色的演化和生态学研究提供了基础。”

Carneiro的团队,包括圣路易斯的华盛顿大学医学院的Joseph Corbo和奥本大学的GeoffreyHill,他们的发现多亏了100年前就使黄色金丝雀和红色金翅雀杂交,从而培育出世界上第一只红色金丝雀的金丝雀爱好者。在新的研究中,研究人员对比了黄色、红色金丝雀和红色金翅雀的基因序列,寻找与鸟类颜色相对应的基因的不同之处。

他们通过该项研究发现了编码细胞色素酶P450的基因,称为CYP2J19。对基因表达进一步的分析表明,在红色金丝雀的皮肤和肝脏上高水平地表达了这种酶,这强烈的暗示这种酶是负责产生红颜色的。

在另一篇论文中里,Mundy和他的同事,包括哥德堡大学的Staffan Andersson和谢菲尔德大学的Jessica Stapley,比较了斑胸草雀的独特红色喙,和突变斑胸草雀的黄色喙。斑胸草雀有三种与细胞色素P450相关的基因,研究人员发现黄色喙的鸟有多个突变区域。他们进一步发现具有黄色喙的鸟体内几乎检测不到这种酶。

研究人员表示,遗传学发现为研究新的红颜色的鸟类做好了准备。他们也提出了许多新的有趣问题。例如,现在鉴定的基因属于已知的基因家族,该家族在解毒上发挥重要的作用。“在性选择上,红色被认为是证明个体身体状况的信号,能够体现这一点的一个途径是色素的类型或数量与其他生理过程相关,比如解毒。”Anderson说,“我们的研究结果将类胡萝卜素代谢和解毒相关的基因联系在一起,这有助于解决一个存在争议的问题,即以类胡萝卜素为基础的信号是否诚实体现了个体的状况。”

Corbo说,有一件特别令人惊奇的事,那就是“红色基因”在许多鸟类的基因组中存在,而不仅仅是具有红色羽毛的鸟。

“白天活动的鸟类用这种基因为视网膜生产出红色的色素以加强色觉,”Corbo说,“然而,只有具有红色羽毛的鸟才使这种基因在皮肤表达。这些发现表明,几乎所有鸟类都有产生红色羽毛的能力,但是为了实现这一点,它们必须演化出在皮肤里表达这种基因的办法,而不仅仅是在视网膜中表达。”

Mundy和Anderson现在回到了对鸟类的研究上,重新开始寻找“红色制造者”。非洲寡妇鸟和主教鸟展现了“不同物种之间巨大的差异”。最有趣的是,“这一组鸟类多次进化出耀眼的红色,主要是通过我们描述过的机制,但也有一些非常有趣的例外。”

Corbo和同事们还计划去探索更多鸟类的红色羽毛,研究它们是出于相同还是不同的机制。他们说,他们还将继续使用金丝雀作为揭示鸟类遗传基础和其他有趣特征的模型。

翻译:曹元青

审校:颜磊

上海11选5计划软件 本文来源:《科学美国人》中文版《环球科学》 责任编辑:冷娜_NN5073
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