揭开雌性杜鹃鸟颜色多态性的基因组秘密

性别二态性——雌性和雄性之间的明显差异——可以在包括人类在内的多种动物身上看到。这种现象的一个有趣的方面是性别限制多态性，其中一种性别在特定性状上表现出比另一种性别更大的变异。在最近发表在《科学进展》上的一项研究中，一组研究人员深入研究了在寄生杜鹃鸟(更广泛地称为杜鹃鸟)的成年雌性中观察到的颜色多态性背后的遗传基础，揭示了这种现象的进化和功能意义。 。

杜鹃是分布在非洲和欧亚大陆的鸟类，有几种杜鹃在其典型的条纹和模仿鹰的羽毛中表现出性别限制的多色性(颜色差异)。具体来说，成年雄性杜鹃的羽毛是灰色的，而成年雌性杜鹃的羽毛可以是灰色或红褐色(红棕色)。此外，每种雌性颜色变形的流行率在杜鹃物种之间以及同一物种内的不同种群之间也有所不同。

这项国际合作研究是由纽约市立大学高级科学研究中心(CUNY ASRC)执行主任兼纽约市立大学研究生中心心理学教授Mark E. Hauber与一群匈牙利野外鸟类学家合作发起的。在他们的研究中，研究小组对核 DNA 数据进行了全基因组关联分析，这些数据是从野生杜鹃和东方杜鹃以及博物馆标本中获得的。他们的目的是确定与成年雌性杜鹃中观察到的多色性有关的候选基因、颜色背后的色素沉着机制以及突变的进化历史。

对男性和女性影响不同的基因通常位于性染色体上。在包括人类在内的哺乳动物中，雄性代表异配性别，其特征在于其 XY 性染色体。因此，Y 染色体上的基因仅出现在男性中，从而将其与具有 XX 染色体的女性区分开来。相反，在鸟类中，雌性表现出具有 ZW 性染色体的异配性，这与雄性鸟类的 ZZ 染色体不同。这种差异使研究人员推测，在雌性杜鹃中观察到的颜色变化 可能与雌性性染色体上的基因有关。

Hauber 说：“我们发现，几乎所有灰色或红褐色的变异都与女性限制性 W 染色体的全长相关，而不是单个基因或一组基因。” “这真是出乎我的意料。”

对 W 染色体上编码的颜色的生化基础的进一步探索发现了两个密切相关的杜鹃物种的共性：普通杜鹃和东方杜鹃都利用两种共享形式的基于黑色素的色素沉着，与人类皮肤色素沉着中发现的化学物质相同，控制羽毛中棕色和灰色的强度。

研究人员还利用这两个物种的基因组数据来研究雌性杜鹃颜色多态性的进化历史。他们的分析表明，雌性多色性的单一突变起源于 100 万年前这些杜鹃的共同祖先，早于大约 14 万年前发生的物种分化。

这项研究的发现引发了一些有趣的问题，即雌性进化出多种形态的好处。不太常见的形态的雌性杜鹃可能在模仿红褐色幼年杜鹃方面获得优势，以逃避有意交配的雄性的骚扰。此外，通常较为罕见的红褐色羽毛对这些育雏寄生鸟来说可能是一种策略，它们将卵产在其他鸟类的巢穴中，迫使宿主照顾它们的幼鸟。红褐色的羽毛可能有助于雌性避免被潜在宿主物种父母识别为寄生虫，这些父母经常攻击并偶尔杀死它们巢穴附近的成年杜鹃。

这项研究改变了我们对性别限制多态性的理解，也增加了有关性二色性的知识，强调了这种复杂的进化适应可能产生的适应性优势。