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黄色和蓝色如何在鹦鹉中变绿

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-03-23浏览次数:1904

当谈到壮观的彩色显示器时,鸟类在自然界中显而易见。许多色彩鲜艳的鸟从他们吃的食物中获取色素,但鹦鹉的情况并非如此。现在,研究人员报告了对熟悉的宠物商店长尾小鹦鹉(也称为鹦鹉)的研究,并提供了新的证据来解释这些鸟类如何产生独特的黄色,蓝色和绿色羽毛。

研究人员表示,10月5日出版的“细胞”杂志报道的结果有望为鹦鹉的进化增添一个重要的维度。

“鹦鹉是研究鹦鹉颜色的良好系统,因为过去150年的人工选择导致许多简单的孟德尔遗传特征影响颜色,”斯坦福大学研究生托马斯库克说。 “我们在鹦鹉身上发现了一种未表征的基因,它在羽毛中高度表达,可以合成鹦鹉的黄色色素。”

一个多世纪以来,科学家们研究了虎皮鹦鹉的颜色。他们知道鹦鹉会产生鹦鹉螺,这是一种红色到黄色的色素,在任何其他类型的脊椎动物中都找不到。他们还知道,在一些长尾小鹦鹉中无法产生黄色色素可以将鸟类从黄色和绿色变为蓝色。然而,尚不清楚涉及哪种遗传和生化途径。

为了在新研究中找到答案,由斯坦福大学的Carlos Bustamante领导的团队首先使用全基因组关联作图来识别具有蓝色突变的区域。该地区包含几个基因,因此尚不清楚它们中的哪一个是负责任的。

为了进一步缩小范围,研究人员测量了234个虎皮鹦鹉的DNA,其中105个为蓝色。他们还对来自澳大利亚的15个博物馆标本进行了一项研究,该标本鉴定了一种突变基因(MuPKS),该基因编码蓝鸟中一种鲜为人知的聚酮化合物酶。

在另一项关键实验中,研究人员比较了绿色和黄色和蓝色虎皮鹦鹉的羽毛基因表达。这些研究表明,MuPKS在两种颜色的鸟类中高度表达,但在蓝色鹦鹉的保守残基处存在单个氨基酸取代。

然后研究人员克隆了MuPKS基因并将其插入酵母中以确定酵母是否会开始产生黄色色素。他们做到了。

研究人员表示,令人惊讶的是,发现MuPKS突变导致了这种明显的颜色变化。这是因为在几乎所有的鸟类中都发现了类似的基因。不同的是,鹦鹉家族以外的鸟类,如鸡和乌鸦,不会在它们的羽毛中表达这种酶。结果,它们不是黄色的。这一发现表明,导致鹦鹉鲜艳色彩的关键进化变化是基因表达模式。

“据推测,除了色素沉着外,这种基因在非鹦鹉中也有一定的功能,但我们不知道它可能是什么,”库克说。

研究人员的另一个惊喜是,一旦羽毛完全形成,酶在羽毛的一部分中表达最多。它表明这些细胞必须产生颜色并在它们死亡之前将它们沉积在相邻的细胞中。

颜色在鸟类如何相互作用中起着重要作用,包括它们如何选择配偶。研究人员表示,随着他们更多地了解这些酶的控制方式,这些研究结果可以应用于世界各地的许多鹦鹉,从澳大利亚深红玫瑰到阿根廷穴居鹦鹉。

“有趣的是,看到DNA水平的变化是不同类型鹦鹉之间颜色差异的基础,”库克说。

研究人员得到了美国国立卫生研究院的支持。