達爾文當年來到加拉巴哥群島,受到鳥鳥、龜龜等生物啟發,因此島上的鳥鳥被後世稱為達爾文雀。目前達爾文雀可以分為 18 個物種,長得大致類似,不過體型、鳥喙的形狀、大小等特徵不一樣。 這個 2023 年的論文探討 Daphne Major 島上的爾文鳥,鎖定 4 個物種。
Community-wide genome sequencing reveals 30 years of Darwin’s finch evolution
難得的是,許多熱心民眾長期參與搜集樣本,總共有 3955 鳥,從公元 1988 到 2012 年(最早的鳥約 1983 年出生),時代跨越三十年。
四個物種分別為:
勇地雀(Geospiza fortis)1909 位。
仙人掌地雀(Geospiza scandens)852 位。
大嘴地雀(Geospiza magnirostris)582 位。
小地雀(Geospiza fuliginosa)55 位。
另外還有混血雀 555 位。
其中有 2543 位發育成熟的成年鳥,比較大家的 DNA 變異與型態特徵,有些有趣的發現。 親戚關係上,勇地雀和小地雀最接近,大嘴地雀較遠,仙人掌地雀和近親最早分家。不過絕大多數的「某種」雀,都配備少量其他物種的血緣。
每一個物種,內部的遺傳組成都十分相似。硬是再分的話,還可以將大嘴地雀分出兩款祖源,似乎可以追溯到比較近期,又有新的大嘴地雀從其他島上遷徙而來。
爾文鳥的型態特徵,與遺傳高度相關。分析發現,基因組上有 6 處位置對體型、嘴型的影響很大。也就是說,爾文鳥的少數遺傳變化,就能大幅影響外貌。 這點和人類截然不同。
例如人類的體型,受到很多基因影響,但是每個基因的影響都不多。以英國生物資料庫為例,影響智人身高的遺傳變異們,影響力前 6 名加起來,只能解釋 1%,可是爾文鳥高達幾十 %。
影響力最大的片段稱為 G03,長度 525 Kb,位於第一號染色體上。之所以這樣定義,是因為這段染色體徹底連鎖在一起,裡頭沒有觀察到互換重組的跡象。這段區域包含 4 個基因,由於沒有重組,因此會一起遺傳,繼承到就是 4 款基因版本一起,符合「超級基因(supergene)」的定義。
4 個基因中,對 HMGA2 基因的了解最多,包括人類的其他動物,它也會影響體型。另一個認識較少,值得深究的是 LEMD3;它似乎會影響發育,只是所知不多。
驚奇的是,G03 這段超級基因,可能非常非常非常非常資深。估計早在 40 萬年前已經形成,甚至早於爾文鳥所屬的地雀屬(Geospiza)及樹雀屬(Camarhynchus)分家的時間。地雀屬的演化史上,也許它相當重要。
從三十年的逐年紀錄,也能追溯不同特徵,以及相應遺傳變異的變化,勇地雀的鳥喙最值得一提。
從 2003 年到 2005 年初,島上經歷兩年半的大旱,那時大嘴不利生存。勇地雀的 G03 小嘴版,從 2004 年的 0.50,到 2005 年膨脹為 0.63。由此可見,光是 G03 一處遺傳變異,就能明顯影響生存機率。
達爾文的鳥仔,哮啾啾~
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新聞稿:
Genome study reveals 30 years of Darwin's finch evolution
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