一种名为Jocobin的观赏鸽

　　1855年，达尔文开始养鸽为乐。他在自己的乡间别墅的花园里建了一座鸽舍，并在其中饲养他从伦敦的养鸽人手里买来的鸟。他选择了特征最为明显的亲鸟进行繁殖，包括凸胸鸽（pouters）、传信鸽（carriers）、扇尾鸽（fantails）、短脸翻头鸽（short-faced tumblers）等等。养鸽经验为他几年后编写著名的《物种起源》提供了大量信息，达尔文在书中写道：“它们的品种具有惊人的多样性。”

　　达尔文认为，家鸽的繁殖与野外自然的情况具有相似性。自然扮演了养鸽人的角色，选择哪些个体可以继续繁殖。自然选择要比人工繁育进展得缓慢，但自然界有更长的时间来制造我们周围的缤纷生命。

　　然而对于后世的生物学家来说，他们对于鸽子的兴趣也就比对纽约人稍微多了那么一点。生物学研究的焦点转向了其他物种，例如果蝇和大肠杆菌。

　　现在，犹他州大学的生物学家迈克尔•夏皮罗（Michael D. Shapiro）又把鸽子放回了聚光灯下。

　　夏皮罗博士和他心爱的鸽子们

　　上周网络发布的《科学》杂志的文章中提到，由夏皮罗博士带领的一个国际科学家团队对鸽子的基因组进行了深入研究。这一信息是达尔文时代没有的。迄今为止，他们已经对40个品种进行了DNA测序，试图找出造成鸽子外形多样化的突变基因。

　　科学家们追随着达尔文的脚步，试图通过鸟类来寻找一般演化过程的线索。他们尤其关注可以产生新的解剖学特征的基因突变。

　　夏皮罗博士说：“从鸽子入手是研究这些问题的理想途径。”

　　最新的研究结果对达尔文最初的结论提供了支持，认为所有的鸽子起源于原鸽（rock pigeon）。其范围从欧洲延伸到北非，向东直至亚洲。

　　“这是科学研究的一个辉煌节点，研究的类型有望迎来基因组的时代。”美国加州圣克鲁斯的演化分子生物学家贝茨•夏皮罗（Beth Shapiro）说。（注：此人与前文中提到的迈克尔•夏皮罗并无关系。）

　　考古学家推测原鸽曾聚集在中东新月沃地的早期农场，以掉落的谷物为食。之后，农民就驯养了这些鸽子，将它们作为食物。再后来，人类选育出了能传递信件的品种。公元前18世纪，希腊人用鸽子在城邦间传递奥林匹克运动会的结果。公元12世纪，成吉思汗建立了跨越帝国的信鸽通信网络。最终，人类开始只为了乐趣而繁育鸽子。16世纪莫卧儿王朝的阿克巴大帝出行时总会带着自己的一万只鸽子。他饲养的鸽子要么可以上下翻飞，要么外观奢华美丽。

　　夏皮罗和他的同事们已经可以制定出这些品种的谱系。举例来说，他们发现阿克巴大帝最喜欢的一种扇尾鸽和伊朗的一个品种亲缘极近。推测这种亲缘关系的出现是莫卧儿帝国和波斯沿丝绸之路商业贸易的结果。

　　这些品种中的一些鸽子逃脱了自己的主人并与野生原鸽交配。为此，夏皮罗和他的同事们为了寻找一只血统纯正的原鸽颇费了一番力气。在寻找野鸟时，他们在苏格兰北部海岸的一些偏僻岛屿取到了野鸽的DNA样本。他表示，“如果有真正的野鸽的话，这些地方将是寻找他们的理想位置。”

　　结果显示苏格兰鸽（Scottish pigeons）与摩德纳鸽（Modena pigeons）有非常相近的关系。摩德纳鸽是一个古老的意大利品种，或许和苏格兰的野鸽祖先杂交过。也有可能摩德纳鸽是从野生祖先直接驯化来的。“我们现在还没法分辨哪种可能是对的，”夏皮罗博士说。

　　欧洲殖民者把他们驯养的鸽子带到了新大陆，在那里，它们又一次作为食物、信息传递媒介和消遣对象而被饲养。托马斯•杰弗逊（Thomas Jefferson）为蒙蒂塞洛（Monticello）设计了一间由柱子构成的大型鸽舍。美国的一些已驯化的鸽子逃出了笼子，再次成为生长在美国城市里的新一代野鸽。

　　“欧洲和北美的野鸽看起来很不一样。”夏皮罗说。

　　和达尔文一样，夏皮罗是养鸽界的后来者。从2001年到2006年，夏皮罗在斯坦福大学做博士后，主要课题是加拿大湖泊里的棘背鱼（stickleback fish）如何在区区几千年时间里演化出明显不同的形状的。然而，在争取犹他州大学的职位时，他用充满诗意的语言讲述的这些鱼是怎样失去它们的尖刺的故事，却并没有打动他的东家。

　　“他说：‘你认为棘背鱼分化了？’然后他把800页的鸽子繁育百科砸在我面前说：‘你看看这个。’” 夏皮罗回忆道，“我开始翻看这本书，之前我只是从达尔文那里知道了一点关于鸽子的知识，但这也太疯狂了。”

　　正因为这本书，夏皮罗在获得犹他州大学的职位之后，就把自己实验室的研究分成了鱼和鸽子两部分。他决意发现达尔文所不能发现的：从基因角度分析鸟类的演化。

　　当夏皮罗把他的项目计划介绍给在犹他州展会（Utah State Fair）上遇到的养鸽人后，后者欣然同意让科研人员从他们的鸽子身上抽取血液以采集DNA样本。而在之前不久，夏皮罗也像达尔文一样，在大学里饲养过自己的鸽子并进行了品种间的杂交。

　　他和同事们完成了鸽子的基因图谱之后，他们就可以进一步研究它们是怎样演化出这么多不同的形态了。为此，夏皮罗首先选择研究了鸽子的一个特别奢美的外观特征：头部羽冠。

　　“羽冠（crest）的种类有很多。”他说，“有些羽冠只是一个很小的突起，有些看起来像是倒扣的贝壳，有些有鬃毛，有些则是满头都覆有羽毛。”

译者注：这里提到的羽冠，也包括颈部羽毛的变化。

　　研究团队发现和各种有冠品种亲缘最近的是无冠的。换句话说，养鸽人在五种相互独立的情况下分别培育出了羽冠。科学家们比较了有冠鸽之间的基因和它们与别的鸽子、鸡、火鸡以及其他物种的基因。他们发现所有的有冠物种都在基因EphB2上发生了相同的突变。

　　鸟的胚胎发育时会在皮肤上形成基板（placodes），其后，这种微小的盘状组织会长成羽毛。科学家们发现在普通的无冠鸽中，EphB2在基板的底部边缘被激活，而在有冠鸽中激活部位则是基板的上缘。

　　实验表明是EphB2决定了基板的哪一边是向上的。大部分的鸽子中，它引导了羽毛沿着脖颈向下生长。但是突变改变了EphB2的激活位置，扭转了羽毛的方向并生成了羽冠。

　　“它们的生长方向错了，在胚胎里还没长成羽毛之前，它们就指向了错的方向。” 夏皮罗说。

　　最新研究表明EphB2对羽冠的演化影响很奇特。它只是突变了一次，而不是分别的五次。羽毛的逆向生长需要两个拷贝的突变基因。突变发生之后，以隐性遗传的方式从一代遗传到下一代。只有当两个携带突变基因的鸽子交配后才可能产生有冠的雏鸟。

　　康奈尔大学的遗传学家亚当•博伊科（Adam Boyko）在其对狗的研究中也发现了类似的结果。举例来说，某一处单基因突变造成了一些狗的短腿性状。和羽冠羽毛的突变类似，基因突变的影响以同样的方式出现在短腿的品种上。

　　夏皮罗和他的研究团队正在对不同品种的鸽子的其他性状进行分析，试图验证这一规律的普遍性。他表示，“案例越多，我们越能更好的了解演化过程中变化的总体趋势。”