中国基因网

中国基因网您的位置：首页 >医学 >

科学家揭示了48种鸟类的基因组序列 揭开了鸟类家谱

2019-10-28 16:38:45 • 来源：

在一项雄心勃勃的为期四年的鸟类进化遗传研究中，一个由来自20个国家/地区的80个研究机构的200多名科学家组成的国际财团对48种鸟类的完整基因组进行了测序，组装和比较，这些物种代表了现代鸟类的所有主要分支，包括啄木鸟，猫头鹰，企鹅，蜂鸟和火烈鸟。

科学家揭示了48种鸟类的基因组序列 揭开了鸟类家谱

科学家们本周几乎同时在28篇论文中发表了他们的发现-在《科学》杂志的特刊上发表了八篇论文，在基因组生物学，BMC基因组学，GigaScience等期刊上发表了20篇。

他们将他们测序的48个鸟类基因组与其他三个爬行动物物种和人类的基因组进行了比较。这使他们能够研究每个物种的历史发展到哪一点，例如羽毛，飞行和歌曲。

一项《科学》杂志的论文发现，在声乐学习鸟类和人类的大脑中，存在一整套一致的，刚刚超过50个的基因，它们显示出更高或更低的活性。在没有声音学习的鸟类和没有说话的非人类灵长类动物的大脑中未发现这些变化。

该论文的资深作者，杜克大学医学中心的埃里克·贾维斯博士说：“这意味着在歌唱和语音大脑区域中，与鸟类和灵长类动物相比，声乐学习鸟类和人类在这些基因上的相似性更高。” 。

这些基因参与运动皮层神经元和控制产生声音的肌肉的神经元之间形成新的连接。

科学家们还研究了涉及控制歌曲和语音的大脑区域的一对基因的专门活动。他们发现，在声乐学习的少年时期，这些基因在学习歌的鸟类的一个大脑区域中被下调和上调，这种变化一直持续到成年。他们假设这些基因的改变对于鸟类中歌声和人类语言的进化可能至关重要。该结果发表在《比较神经病学杂志》上。

在三个主要的发声学习鸟组中，鹦鹉在模仿人类语音的能力方面明显不同。科学家利用某些专门基因的活性来发现鹦鹉的语音中心组织有所不同。它具有所谓的“一个歌曲系统-一个歌曲系统”，其中具有不同基因活性以产生歌曲的大脑区域的外环在基因表达上还有更多差异。

鹦鹉是非常社会化的动物，能够快速掌握鹦鹉语音的方言可能是其语音中心超负荷的原因。人们发现，鹦鹉物种的壳或外部区域比例更大，据信它们具有最高的发声，认知和社交能力。这些物种包括亚马逊鹦鹉，非洲灰鹦鹉和蓝金刚鹦鹉和金刚鹦鹉。”《比较神经病学杂志》的合著者，杜克大学医学中心的Mukta Chakraborty博士说。

研究小组研究了唱歌过程中大脑不同区域的基因激活情况。他们发现唱歌过程中10%的表达基因组被激活，在大脑的不同歌曲学习区域中激活模式不同。可以通过不同大脑区域的基因组中的表观遗传学差异来最好地解释不同的基因模式，这意味着不同的大脑区域中的单个细胞可以在鸟类唱歌时立即调节基因。

科学家们还发现，与其他鸟类相比，声乐学习者的基因组进化更加迅速，染色体重排更多。该基因组比较还发现，在不同鸟类大脑的歌曲学习区域中，类似的变化独立发生。

语音很难在人脑中研究。鲸鱼和大象可以学习语音和歌曲，但是它们太大了，无法容纳在实验室中。现在，我们对鸟类的大脑区域在遗传水平上与人类言语区域的相似程度有了更深入的了解，我认为它们将是比以往更好的模型，”贾维斯博士说。

研究人员还对三个鳄鱼基因组进行了测序 -美国短吻鳄，咸水鳄和印度gharial-它们代表了鸟类的近亲。这些鳄鱼的基因组进化异常缓慢。

“鸟类的分子进化比鳄鱼，乌龟和其他爬行动物谱系要快得多。因此，该鸟类谱系似乎比其他爬行动物快，但不比哺乳动物快。”来自加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的主要作者Richard Green博士说。

另一份报告表明，这种变异从现代鸟类的牙齿中消除了牙釉质和牙本质，这一事件最终导致了无齿喙的出现，始于大约1.16亿年前。

《科学》杂志上的另一项研究 描述了如何使用被称为“统计分箱”的技术从基因树中生成最准确的系统发育树。

鸟类基因组携带的病毒序列是否少于其他物种?哺乳动物的基因组具有过去病毒感染的称为内源性病毒元件(EVE)的多种基因组化石。在《基因组生物学》杂志上发表的一篇论文发现，鸟类过去感染EVE的数量比哺乳动物少6-13倍。这一发现与鸟类的基因组比哺乳动物的基因组小的事实相符。这也表明鸟类可能不那么容易受到病毒侵袭，或者更容易清除病毒基因。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。

推荐内容