科学家毕生研究鸟类染色体进化
Thorneycroft还指出,在脊椎动物中,这种大的染色体倒置是罕见的。异型配种似乎是为了保持两个变体在种群中的比例相等,因为孟德尔遗传定律确保了白色和棕褐色的后代各有一半,以便保证染色体倒置的遗传。但这需要更多研究证明是真的。
在上世纪90年代,测序鸟类基因是昂贵且耗时的。于是,Tuttle最初专注于收集更多关于白喉带鹀行为的细节,例如如何选择配偶、在哪建立巢穴。为了了解什么可能影响其后代的生存,她捕捉和标记鸟,抽取血液样本,完善精液采集工作。
Gonser也很快就进入了工作。2000年他们的儿子Caleb出生后,他们一家人开始在克兰伯里湖度过夏天,他们开始慢慢地了解了更多关于麻雀的事情。
初得成果
在2003年的论文中,Tuttle使用雏鸟的遗传分析量化两个变体之间不同的生殖策略。结果表明,白纹鸟中近1/3的雄性产生的后代不是由共享巢穴的雌性所生。而相比之下,雄性棕褐色鸟会花费更少精力寻找额外伴侣,并且花更多的时间守卫巢穴,所以它们更有可能是自己养育的雏鸟的父亲。虽然这两个变体繁殖方式不同,但都繁殖成功。
6年后,该团队获得了美国国立卫生研究院的资助开始进行遗传分析。他们详细定位了2号染色体,发现这些变化并不像Thorneycroft所指出的是单一的倒置,而是一系列染色体倒置。他们确定了几个可能与羽毛颜色和行为相关的基因,这可能有助于解释两个变体间的差异。
但2011年,Tuttle被查出患有乳腺癌,但手术和药物似乎控制住了她的病情。Tuttle决定继续研究。
这时,他们提出鸟类正在进化第二套性染色体的概念。“这是一个奇特的想法,但数据上讲得通。”弗吉尼亚大学遗传学家Alan Bergland说。
Gonser和Tuttle需要测序更多鸟类基因组,以证明褐色和白色鸟进行了异型交配,并发现亲子关系,和与基因组剩余部分的倒置进行比较。
但2013年,Tuttle得了支气管炎,她知道自己的癌细胞扩散到了肺部,于是她不得不接受化疗。
最后的旅行
到2015年夏天,该团队收集到所需的生态和遗传数据,并对大数据进行最后整理。而Tuttle的肿瘤也在缓慢生长,不过她仍坚持工作。“我们都知道她病了,但不知道多严重。”研究生Lindsay Forrette说。
2016年1月,论文最终在《当代生物学》发表,明确表明2号染色体像一个性染色体一样进化。而白色和棕褐色白喉带鹀的交配是非常罕见的。分析了50只鸟的全基因组序列,该研究小组证明,倒置的基因比基因组中其他基因获得突变的速度快得多,这种模式与人类和鸟类的性染色体进化相吻合。
在新闻稿中,Tuttle说:“这可能是我研究的顶峰。”这也将是她的最后一个。春天,她的健康急剧下降。就在去世的5天前,她还在病床上忙碌,写论文、指导研究生。
Tuttle留下了丰富的研究遗产,提出了进一步的问题,包括这个染色体系统最终是否消失。Balakrishnan认为这是不可持续的。“我们从来没有看到有四种性别的系统,说明它的进化是不稳定的,其中一个等位基因最终将会灭绝。”因为在四性别系统中,每只鸟更难找到伴侣,白色雌鸟不只寻找一只雄鸟,还需要一只棕褐色雄鸟。
而Gonser选择继续回到克兰伯里湖。他和团队想更好地了解哪些基因控制着麻雀的行为——从配偶选择到育儿,以及这些特征如何受到染色体倒置的影响。他们使用数字地图和卫星数据绘制白喉带鹀巢穴位置,跟踪标记鸟类,并构建更丰富的行为数据集。“这些鸟类还有更多的信息,我想Elaina希望我们努力揭开它们的秘密。”Gonser说。
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在上世纪90年代,测序鸟类基因是昂贵且耗时的。于是,Tuttle最初专注于收集更多关于白喉带鹀行为的细节,例如如何选择配偶、在哪建立巢穴。为了了解什么可能影响其后代的生存,她捕捉和标记鸟,抽取血液样本,完善精液采集工作。
Gonser也很快就进入了工作。2000年他们的儿子Caleb出生后,他们一家人开始在克兰伯里湖度过夏天,他们开始慢慢地了解了更多关于麻雀的事情。
初得成果
在2003年的论文中,Tuttle使用雏鸟的遗传分析量化两个变体之间不同的生殖策略。结果表明,白纹鸟中近1/3的雄性产生的后代不是由共享巢穴的雌性所生。而相比之下,雄性棕褐色鸟会花费更少精力寻找额外伴侣,并且花更多的时间守卫巢穴,所以它们更有可能是自己养育的雏鸟的父亲。虽然这两个变体繁殖方式不同,但都繁殖成功。
6年后,该团队获得了美国国立卫生研究院的资助开始进行遗传分析。他们详细定位了2号染色体,发现这些变化并不像Thorneycroft所指出的是单一的倒置,而是一系列染色体倒置。他们确定了几个可能与羽毛颜色和行为相关的基因,这可能有助于解释两个变体间的差异。
但2011年,Tuttle被查出患有乳腺癌,但手术和药物似乎控制住了她的病情。Tuttle决定继续研究。
这时,他们提出鸟类正在进化第二套性染色体的概念。“这是一个奇特的想法,但数据上讲得通。”弗吉尼亚大学遗传学家Alan Bergland说。
Gonser和Tuttle需要测序更多鸟类基因组,以证明褐色和白色鸟进行了异型交配,并发现亲子关系,和与基因组剩余部分的倒置进行比较。
但2013年,Tuttle得了支气管炎,她知道自己的癌细胞扩散到了肺部,于是她不得不接受化疗。
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到2015年夏天,该团队收集到所需的生态和遗传数据,并对大数据进行最后整理。而Tuttle的肿瘤也在缓慢生长,不过她仍坚持工作。“我们都知道她病了,但不知道多严重。”研究生Lindsay Forrette说。
2016年1月,论文最终在《当代生物学》发表,明确表明2号染色体像一个性染色体一样进化。而白色和棕褐色白喉带鹀的交配是非常罕见的。分析了50只鸟的全基因组序列,该研究小组证明,倒置的基因比基因组中其他基因获得突变的速度快得多,这种模式与人类和鸟类的性染色体进化相吻合。
在新闻稿中,Tuttle说:“这可能是我研究的顶峰。”这也将是她的最后一个。春天,她的健康急剧下降。就在去世的5天前,她还在病床上忙碌,写论文、指导研究生。
Tuttle留下了丰富的研究遗产,提出了进一步的问题,包括这个染色体系统最终是否消失。Balakrishnan认为这是不可持续的。“我们从来没有看到有四种性别的系统,说明它的进化是不稳定的,其中一个等位基因最终将会灭绝。”因为在四性别系统中,每只鸟更难找到伴侣,白色雌鸟不只寻找一只雄鸟,还需要一只棕褐色雄鸟。
而Gonser选择继续回到克兰伯里湖。他和团队想更好地了解哪些基因控制着麻雀的行为——从配偶选择到育儿,以及这些特征如何受到染色体倒置的影响。他们使用数字地图和卫星数据绘制白喉带鹀巢穴位置,跟踪标记鸟类,并构建更丰富的行为数据集。“这些鸟类还有更多的信息,我想Elaina希望我们努力揭开它们的秘密。”Gonser说。
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