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基因探秘之【天堂来客】极乐鸟

2019-08-19 30文献解读天堂鸟

天堂鸟

学名极乐鸟,由于其“颜值”高,且少见,关于它有一个美丽的传说:极乐鸟是住在“天国乐园”以天露花蜜为食的“神鸟”。

天堂鸟雌雄差异巨大,一直是性别选择的教科书范例,然而其性染色体演化历史一直不明确,天堂鸟的性染色体上有什么基因,这些基因又和它们雌雄表型差异有什么关系?

深圳国家基因库、华大基因联合浙江大学生命科学研究院、维也纳大学和瑞典国家自然历史博物馆,通过基因组学的手段重构了包括天堂鸟在内的11种鸣禽性染色体的演化历史。此项研究成果已在线发表于国际著名期刊《Nature Ecology and Evolution 》。

我们有幸邀请到本次研究的参与者来自维也纳大学的徐洛浩接受CNGBdb的采访,带我们了解天堂鸟性染色体进化历程。

对话

  1. Q:为什么选择天堂鸟作为研究对象?
    A:天堂鸟可以说是教科书式的性选择的例子,但是,到目前为止还没有人研究过,它们性选择的过程是否会体现在它们性染色体的演化历程。

  2. Q:本次研究的整体设计思路是怎样?
    A:我们的思路主要是收集尽可能多的天堂鸟的基因组。例如我们这边有五只天堂鸟的基因组。然后,再加上其他鸟作为外群进行比较研究。我们所关注的重点是它们性染色体的演化历史。

  3. Q:本次研究的主要发现有哪些?
    A:我们发现主要是两点:一是基因组的转座元件。它们通常被认为是垃圾DNA,但我们发现他们其实可以促进性染色体的演化。第二点是鸟类的W染色体。它们通常是完全退化的,类似人类的Y染色体,但我们发现一些重要的调控基因,以及一些剂量敏感的基因,它们会保留下来,而且几乎在所有的鸟里面都会保留下来。

  4. Q:看到本次研究多次提到“演化断层”,您能具体解释一下这个概念吗?
    A:演化断层的形成是因为性染色体上的不同区段,有不同的分歧时间,相邻区段会呈现不同分歧度,这种现象类似地质学上的断层,所以我们把这样的每个区段叫做演化断层。

  5. Q:博物馆样本在本次研究中起了怎样的作用?
    A:天堂鸟是非常珍惜的物种,很多样品只能在博物馆保存,因此没有博物馆样品的话,我们的研究就很难进行。

划重点

逆转录转座子CR1-E1

传统理论认为,重组抑制是由染色体之间的倒位引起,而本研究发现很有可能是重复序列的特异扩张,导致了重组抑制。证据主要来源于在两段相邻的重组抑制区域的边界,研究人员发现了大量的鸣禽特异的转座子CR1-E1爆发事件。

天堂鸟_1

对鸣禽W染色体全新认识

在W染色体上,不同的鸣禽物种之间,尽管大都被认为经历了强烈的性别特异选择和退化,W染色体仍然保留了一定数目的功能基因(通常来说Y或者W染色体会由于无法重组而丢失大量基因)。这些基因大都比其他基因有更广泛的组织表达模式,很可能是由于它们的持家基因功能而被保留。

天堂鸟_2

本次研究中天堂鸟测序的原始数据均已保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号:CNP0000186。

受访者简介

徐洛浩,维也纳大学在读博士,硕士毕业于瑞典乌普萨拉大学,主要研究方向为鸟类基因组学和性染色体进化。

参考文献
Xu L, Auer G, Peona V, et al. Dynamic evolutionary history and gene content of sex chromosomes across diverse songbirds[J]. Nature ecology & evolution, 2019, 3(5): 834.
审核人:徐洛浩
图片来源:均来自参考文献,如有侵权请联系删除。

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