具有各種各樣的喙的鳥雀常常被引用為通過利用生態(tài)小環(huán)境形成新種的一個完美的例子。現(xiàn)在發(fā)育生物學家給這個經(jīng)典的故事又加入了新的曲折情節(jié)。有兩個研究組發(fā)現(xiàn)一種通常與頭骨和其它骨頭的發(fā)育有關的蛋白質(zhì)是決定鳥喙形狀的其中一個分子,。
1835年,,在探索Galápagos Islands時,,查爾斯·達爾文被鳥類喙的形狀和尺寸的多變所吸引,。每種喙似乎都是為了完成特定的任務(如啄破種子或吸食花蜜)而存在的,。達爾文闡明了他有關進化的觀點后就立刻意識到這些鳥能夠成為他假設的原理的例證,,而且他在他的著作《物種的起源》一書中描述了這些鳥雀,。
在普林斯頓大學的野生生物學家Rosemary(http://www.eeb.princeton.edu/FACULTY/Grant_R/Grant_BR.html,)和Peter Grant(http://www.eeb.princeton.edu/FACULTY/Grant_P/grantPeter.html,)幫助下,Harvard Medical School的發(fā)育生物學家Clifford Tabin(http://www.hms.harvard.edu/dms/bbs/fac/tabin.html,)收集到六種鳥類的蛋,。其中三種是草地上的鳥類,,它們有結(jié)實的鳥嘴,,可以用來啄食種子;其它三種是沙漠中的鳥類,,非常纖細而且具有尖銳的喙以吸食花蜜,。
研究人員對處于不同發(fā)育階段的鳥雀胚胎進行了觀察,并且知道了10個生長因子的基因表達的時間和表達的位置,。其中只有一種因子(叫做骨變形蛋白4,,bone morphogenic protein 4,BMP4)在草地鳥雀和沙漠鳥雀的喙中有差別。這兩組鳥中,,BMP4的量和表達時間都有區(qū)別,。Tabin說,草地鳥雀的喙較大,,其在較早階段產(chǎn)生較多的BMP4蛋白,。而且每個草地鳥雀種類都有它們自己獨特的BMP4表達模式。研究組將這些發(fā)現(xiàn)刊登在9月3日的Science上,。
另一個由Cheng-Ming Chuong(http://www-hsc.usc.edu/~cmchuong/index.html,)領導的研究組描述了BMP4在小雞和鴨子形成喙過程中的作用,。研究發(fā)現(xiàn)喙的不同形狀取決于BMP4在發(fā)育中被打開的時間和位置。
進化生物學家Dolph Schluter說,,這兩個研究組的結(jié)果為了解鳥喙多樣性的分子基礎提供了一個窗口,。行為生態(tài)學專家Jeff Podos說,“它將遺傳變異轉(zhuǎn)變成我們能夠看到的形式,?;蛟S我們正在開始了解有關形態(tài)可塑性的問題。這也會是達爾文希望看到的,。