Science:鸟喙进化的相关基因

　　

生物通报道：具有各种各样的喙的鸟雀常常被引用为通过利用生态小环境形成新种的一个完美的例子。现在发育生物学家给这个经典的故事又加入了新的曲折情节。有两个研究组发现一种通常与头骨和其它骨头的发育有关的蛋白质是决定鸟喙形状的其中一个分子。

1835年，在探索Galápagos Islands时，查尔斯·达尔文被鸟类喙的形状和尺寸的多变所吸引。每种喙似乎都是为了完成特定的任务（如啄破种子或吸食花蜜）而存在的。达尔文阐明了他有关进化的观点后就立刻意识到这些鸟能够成为他假设的原理的例证，而且他在他的著作《物种的起源》一书中描述了这些鸟雀。

在普林斯顿大学的野生生物学家Rosemary和Peter Grant帮助下，Harvard Medical School的发育生物学家Clifford Tabin收集到六种鸟类的蛋。其中三种是草地上的鸟类，它们有结实的鸟嘴，可以用来啄食种子；其它三种是沙漠中的鸟类，非常纤细而且具有尖锐的喙以吸食花蜜。

研究人员对处于不同发育阶段的鸟雀胚胎进行了观察，并且知道了10个生长因子的基因表达的时间和表达的位置。其中只有一种因子（叫做骨变形蛋白4，bone morphogenic protein 4,BMP4）在草地鸟雀和沙漠鸟雀的喙中有差别。这两组鸟中，BMP4的量和表达时间都有区别。Tabin说，草地鸟雀的喙较大，其在较早阶段产生较多的BMP4蛋白。而且每个草地鸟雀种类都有它们自己独特的BMP4表达模式。研究组将这些发现刊登在9月3日的Science上。

另一个由Cheng-Ming Chuong领导的研究组描述了BMP4在小鸡和鸭子形成喙过程中的作用。研究发现喙的不同形状取决于BMP4在发育中被打开的时间和位置。

进化生物学家Dolph Schluter说，这两个研究组的结果为了解鸟喙多样性的分子基础提供了一个窗口。行为生态学专家Jeff Podos说，“它将遗传变异转变成我们能够看到的形式。或许我们正在开始了解有关形态可塑性的问题。这也会是达尔文希望看到的。”