鸽子多样性遗传基础及起源

2013年2月1日，由美国犹他大学、深圳华大基因研究院等单位合作完成的鸽子基因组研究成果在《科学》（Science）杂志在线发表。该研究从分子层面揭示了家鸽的起源历史，并发现了鸽子羽冠多样性的遗传基础，填补了鸽子研究的遗传学空白，为鸟类的群体遗传学、进化生物学等研究领域提供了重要的参考依据。

信鸽在战争年代因传递信息而留下种种佳话。而这种战争中的“传令兵”，一开始是由原鸽驯化而来的。经过众多养鸽者的长时间驯化，已经分化出诸多形态各异的鸽子，如球胸鸽、翻头鸽等特色品种。虽然所有家鸽都是来源于一个物种，但它们在很多性状上的差异比一些物种之间的差异还要大。家鸽这种广泛的多样性引起了诸多关注。例如，达尔文就曾花费大量时间和精力研究家鸽，并借助鸽子人工选择的例子来阐述关于他所提出的自然选择的相关理论。如今，得益于基因组学的快速发展，研究人员可以从分子层面对150年前激起达尔文兴趣的家鸽多样性进行深入分析。

为了研究鸽子极其丰富的表型多样性的遗传学基础，研究人员对其中一个家鸽品种进行全基因组测序及组装，并对另外36个家鸽品种以及2只野鸽（恢复野生习性的家鸽）进行了重测序。据悉，鸽子是目前为数不多的已完成测序的鸟类之一，其基因组与家鸡、火鸡、斑马雀及虎皮鹦鹉的基因组一起，将为鸟类研究提供更多的线索。

在这项研究中，由于拥有更多的基因组学数据，研究人员对鸽子的起源进行了更加深入的探索。之前的研究提供了一些有限的证据，发现部分家鸽起源于中东地区，而另一些品种可能起源于印度，此外还发现野鸽和赛鸽之间存在一定的亲缘关系。基于此次测序得到的大量基因组学数据，研究人员发现伊朗地区的鸽子与印度的鸽子存在很多遗传共性，这个研究结论也与历史上这些地区之间的贸易往来相吻合。研究人员认为，实际上主要的家鸽品种均起源于中东地区。此外，研究人员还分析了两种野鸽的基因组数据，一种是来源于美国盐湖城地区的15州际公路立交桥附近的鸽子，另一种来源于美国弗尼吉亚州的安娜湖。虽然这两种鸽子相隔1000英里，但它们在遗传水平均与赛鸽品种非常相似，支持了野鸽种群主要来源于赛鸽的观点。

很多鸟类都有羽冠，羽冠是一种头部的装饰，在鸟类求偶过程中发挥着吸引异性的作用。通过全基因组群体分析，研究人员发现EPhB2（Ephrin受体B2）基因在鸽子的羽冠发育中起着开关基因的作用，该基因正常时，则没有羽冠；而当其携带发生突变的等位基因的纯合子时，则形成羽冠。除了从全基因组重测序得到的证据外，研究人员还对其他22个品种的61个具有羽冠的鸽子，以及57个品种的69个没有羽冠的鸽子的EPhB2基因位点进行了基因型分析验证。此外，研究人员还观察到在所有具有羽冠的鸽子中，EPhB2基因及其附近区域的基因突变型都是相同的，这表明该性状在鸽子进化历史中仅出现了一次，然后通过杂交选育扩散到其它不同的品种中，而并非在不同品种中多次独立进化。

华大基因该项目负责人张国捷表示：“我们很高兴看到此次合作取得的突破性进展。这一研究可以使人们更好地从全基因组水平来认识鸽子的遗传学特征，此外，还将会促进对鸽子以及其他鸟类的深入研究，并为揭示一些重要性状差异的遗传基础提供了优秀的研究模型。”