加拉帕戈斯群岛鸬鹚是如何忘记飞翔的

鸬鹚外形独特，羽毛呈深色，是捕鱼高手，它们会潜入深海追捕猎物。世界上有 40 种鸬鹚，它们都是游泳高手，但只有一种——生活在偏远的加拉帕戈斯群岛——失去了飞翔的能力。

在周四发表在《科学》杂志上的一篇论文中，生物学家和遗传学家弄清楚了这只鸟搁浅的原因。

自达尔文时代以来，不会飞的鸟类一直是进化科学家着迷的源头。鸵鸟、鸸鹋、几维鸟和企鹅都曾被研究过它们缺乏飞行能力的原因，从羽毛到肌肉再到骨骼。但加拉帕戈斯鸬鹚让遗传学家有了一个独特的机会来研究不会飞的遗传根源。

加拉帕戈斯鸬鹚与会飞的鸬鹚最后一次拥有共同祖先是在两百万年前，从进化的角度来看，这是一个非常短的时间。相比之下，人类和黑猩猩最后一次拥有共同祖先的时间大约是七百万年前，甚至更早。鸵鸟和几维鸟在那之前数百万年就与会飞的近亲拥有共同祖先。加拉帕戈斯鸬鹚与其他（会飞的）物种之间的进化距离相对较短，这使得这些鸟类成为研究可能造成物种间身体差异的基因变化的理想候选对象。

在这篇新论文中，研究人员指出，当他们将不会飞的鸬鹚的基因组与三种会飞的物种进行比较时，发现在控制纤毛形成的基因周围存在明显的突变。纤毛是在从绿藻到人类的细胞上形成的微小结构。纤毛在不同生物体中具有不同的功能，但在鸬鹚和人类等脊椎动物中，纤毛的功能之一是调节骨骼发育。

“想象不会飞的鸬鹚的其中一种方式是想象长得过大的雏鸟，”首席研究作者亚历杭德罗·布尔加说。加拉帕戈斯鸬鹚的许多特征，包括短龙骨（胸骨的延伸）和小翅膀，都与鸬鹚的幼年阶段相似。与纤毛或骨骼生长相关的基因突变可能有助于以这种方式改变鸟类的骨骼结构。

他们以同样的方式改变小鼠细胞和秀丽隐杆线虫（一种经常用于生物学研究的线虫）中的基因，以测试这些基因是否会显著改变纤毛。虽然这些微小蠕虫的纤毛与脊椎动物的纤毛功能截然不同，但研究人员发现，线虫和小鼠细胞中的纤毛发生了显著改变。

那么，为什么这种突变会在加拉帕戈斯群岛种群中持续存在呢？可能是因为食物充足，捕食者稀少，它们只是失去了飞行的需要。不会飞也许还帮助这些鸟将能量资源转向体型，或者让它们成为更好的游泳者，就像企鹅一样，能够潜入深海并进入竞争对手无法进入的捕鱼区。

“加拉帕戈斯鸬鹚是体型最大的鸬鹚，尽管翅膀最小，”布尔加说。“也许这是有益的。”

但他补充道，这不可能是这些因素的某种结合。他们可能既失去了飞行的需要，又从不飞行中获得了优势。这两种解释并不相互排斥。

Burga 和他的同事们仍有许多问题需要解答。“还有很多事情需要了解和理解，”Burga 说。“它是独一无二的，还是在不同鸟类中进化而来的？我们能找到在其他鸟类中受到影响的相同基因吗？这些突变是否是导致其他动物（包括灵长类动物）形态变化的原因？”

最后一个问题对于人类来说尤其有趣。人类有时会患上致命的骨骼纤毛病或与影响骨骼的纤毛发育相关的疾病。这不是一对一的比较，但更多地了解这些基因在其他动物中如何发挥作用，可能会让我们更好地了解它们在我们自己物种中的表现方式。