【生物演化】達爾文雀喙大小之謎

■達爾文曾從加拉巴哥群島的雀鳥得到天擇的靈感,所以牠們現在被稱為達爾文雀,科學家最近發現了一個控制雀喙變化的關鍵基因。

中嘴地雀(Geospiza fortis)(Putney Mark,CC BY-SA 2.0)
中嘴地雀(Geospiza fortis)(Putney Mark,CC BY-SA 2.0)

撰文|黃貞祥

2015年,瑞典烏普沙拉大學的動物遺傳學家Leif Andersson等人發現了控制達爾文雀喙形狀的基因ALX1,他們最近又發現了另一個控制大小的基因。天擇對這個雀喙大小基因的選汰,和2004-2005年因加拉巴哥群島因乾旱而產生的演化變化有關,其中一種達爾文雀的喙變小了,因而避免在食物短缺的情況下和其他達爾文雀競爭。

當達爾文在1835年踏上加拉巴哥群島時,達爾文雀祖先在約兩百萬年前就抵達了當地而演化出了18種不同物種,各自適應不同生態棲位。有些達爾文雀有強大的喙,能夠咬碎種子,有些就有細長的喙可以捉昆蟲,有些的喙甚至尖銳到能夠吸血。

為了瞭解他們的遺傳變異,他們定序了來自六種鳥的60隻個體的基因體,加上其他鳥類的120個基因體分析牠們的親緣演化關係。他們發現有一個基因HMGA2的相似程度和喙大小相關,反而和親緣關係較無關。HMGA2在已知會影響其他動物的面部大小和結構,它對達爾文雀的喙大小也有關鍵影響。這個發現發表在期刊《科學》(Science)。

2003年的乾旱,造成一種達爾文雀-中嘴地雀(Geospiza fortis)中有喙比平均大的個體全軍覆沒,因為牠們無法和更擅長吃大種子的大嘴地雀(Geospiza magnirostris)競爭,而喙比平均小的個體則躲過浩劫,因為牠們更擅長吃小種子。

他們發現HMGA2遺傳變異的頻率改變和這個演化上的轉變有關。這個基因遺傳變異成為天擇的目標,讓擁有較小喙的中嘴地雀得以逃過乾旱的災難。

原學術論文:S. Lamichhaney et al. A beak size locus in Darwin’s finches facilitated character displacement.Science. Vol. 352, April 22, 2016, p. 470. doi: 10.1126/science.aad8786.

參考資料:
1. Nala Rogers. Evolution of Darwin’s finches tracked at genetic level. Nature doi:10.1038/nature.2016.19795
2. TINA HESMAN SAEY. Gene found that controls beak size in Darwin’s finches. Science News. APRIL 21, 2016

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作者:黃貞祥 現任教於國立清華大學分子與細胞生物研究所暨生命科學系,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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