03-09 鸟类飞行是因为基因组较小吗？

日期：2007-03-09　　访问次数：3630

早在鸟类学会飞行之前，恐龙即进化出较小型的基因组。一项关于恐龙基因组的研究结果显示，一个较小型基因组的早期进化也许是后来的脊椎动物飞行所必需的。

早有实验证实鸟类与地上生活的哺乳动物和爬行动物相比，拥有更小型的基因组，而且小型基因组与小体积细胞和高代谢率有关：小细胞的体积/表面积的比率较小，内部的DNA不多，能够更快的运输营养物质和转导跨膜信号。因此，一些研究人员认为飞行的遗传学需要决定了鸟类拥有一个“较小”的基因组。但是飞行和小基因组，二者谁决定谁的进化呢？为了揭开谜底，哈佛大学Chris Organ与其同事评估了鸟类恐龙祖先的基因组大小。文章刊登于最新《科学》杂志。

为了从数百万年之久的化石中获得遗传信息，研究小组观察骨细胞的大小。首先，他们确立了骨细胞大小和从鱼到鸟等26种现存脊椎动物的基因组之间的相关性。利用化石骨的断片，他们测定了31种灭绝的陆地恐龙的骨细胞pockets的大小，推测出骨细胞大小进而推测出恐龙基因组的大小。芝加哥菲尔德博物馆脊椎动物古生物学家Peter Makovicky评价这种创新方法“为新研究开启了许多扇大门。”

研究结果显示恐龙基因组在鸟类出现之前的600万年前的蜥臀目恐龙（saurischian lineage，在这一类恐龙中鸟类是惟一现存的成员）即已明显缩短。似乎表示，大型兽如Tyrannosaurus rex在它们的后代统领天空之前，即获得了“遗传物质小型化”这个飞行的必要条件。

缩小基因组是为了飞行很难说清基因组是什么时候开始缩小的，文章作者将时间限制在距今2.5-2.3亿年前。但Makovicky强调恐龙化石记录是不确定的，并不是所有的化石都经过了研究。“但是全部结果——基因组大小发生变化出现在鸟类进化之前——看起来非常明确。”

研究人员还发现现存脊椎动物的DNA暗示，飞行类的基因组已经丢失了大部分重复序列。他们推测一个砍掉行李DNA的自主过程应该是保持基因组整洁所必须的。

尽管研究提示小基因组出现在鸟类出现之前，但也显示飞行维持细胞和基因组的小型化。现代鸟类已经采取了一个更加“定居”的生活方式，如鸵鸟的基因组就比飞行能力较强的鸟类的基因组大。也许砍掉冗余DNA的自主过程在这些动物中已经不存在。Organ说下一个有趣的研究是观测鸟臀目恐龙的基因组大小。

关于所能想到的鸟类进化出的特征很少，包括羽毛、筑巢和双亲哺育等现在看起来更像是在鸟类出现之前即以在恐龙中出现。



摘自：生物通