对白喉麻雀的一项独特研究已经确定了一条将鸟类的“攻击性”变异和野外养育行为与其基因组变异联系起来的生物学途径。

美国国家科学院院刊 (PNAS) 正在发布该研究的结果实验由埃默里大学心理学系的神经科学家 Donna Maney 实验室进行。

该研究包括对现场研究对象的行为观察和对其大脑中基因表达的实验室分析，表明雌激素受体α（ER-α）基因表达的变化强烈地预测了鸟类的“行为

” 。

“我们相信这是迄今为止关于染色体重排如何影响脊椎动物社会行为的最全面的研究，”Maney 实验室的博士后研究员、该研究的主要作者 Brent Horton 说。遗传发现的过程被限制在实验室的闭门造车中。但我们的研究始于树林，在那里我们首先观察了我们实验的实际受试者在自然环境中的社会行为。结果为了解机制提供了有价值的见解。包括人类在内的所有脊椎动物的攻击性和亲子关系的基础。”

这样的综合研究“非常罕见，”霍顿补充道，“因为它们需要这样各种资源、专业知识和均衡的协作。”

除了霍顿和马尼之外，主要研究人员还包括埃默里医学院的生物化学家和 ER-α 基因专家 Eric Ortlund；还有人类遗传学家詹姆斯·托马斯，他以前在埃默里大学工作，现在在美国国立卫生研究院工作。合著者包括 Ortland 实验室的研究生 William Hudson；Maney 实验室的博士后 Wendy Zinzow-Kramer；研究助理 Sandra Shirk；以及佐治亚理工学院生物学本科生 Emily Young。

白喉麻雀被认为是行为遗传基础的良好模式生物，因为遗传事件将该物种划分为行为不同的两种不同形式。这两种形式，白条纹变体和棕褐色有

条纹的

变种，很容易通过它们的羽毛标记来区分。

在物种进化的某个时刻，染色体断裂并翻转。这个过程称为倒位，重新排列了染色体的序列。

至少有一个重排染色体的拷贝，往往比没有重排染色体的棕褐色条纹鸟更具攻击性，亲代性也更少

。 st 总是与相反的颜色变形配合，”霍顿说。 “它们相辅相成。”

在过去的十年中，马尼实验室一直是记录白喉麻雀变种之间神经内分泌和遗传差异的领导者。对于目前由美国国立卫生研究院资助的研究，马尼招募了霍顿，他是一名野外生物学家，也是白喉麻雀自然史的专家。

“本质上，我是一名行为生态学家，”霍顿说，“我想将神经科学和遗传学融入我的工作中，以了解我在野外看到的行为。”

科学家们知道，动物的不同行为两个麻雀变体与染色体倒位有关。“我们想知道该染色体捕获的哪些基因在变体之间也存在差异，以便确定可以解释行为差异的遗传机制，”霍顿说

。喉麻雀在南方过冬，但在北方的春季和夏季交配并抚养幼鸟。“从某种意义上说，我是和这些鸟一起迁徙的，”霍顿解释说他是如何进行三年多的田野调查的。每年夏天，他收拾好家人，离开亚特兰大前往缅因州的阿盖尔，为研究标记鸟类，并花数周时间观察它们在森林中的行为。

白喉麻雀在灌木丛或低矮的树下筑巢。它们是最常见的鸟类之一。

合作在森林和郊区的喂鸟器上看到的小鸟。他们独特的歌曲经常被比作“老山姆·皮博迪……皮博迪……皮博迪”这句话。

为了测量鸟类的父母行为，霍顿记录了它们在特定时间内为幼鸟进行的喂食次数。为了衡量攻击性，他记录了它们对模拟领土入侵的鸣叫率：一只笼子里的活麻雀被展示在野生研究对象的繁殖区域，伴随着一首雄性歌曲的播放。

“鸟儿的歌声是一种侵略，”霍顿解释道。 “他们”在说“滚出我的地盘。”他们唱歌的速度可以衡量他们的攻击性程度。”

实地观察之后，对研究对象进行了实验室分析，以磨练他们的差异。他们的神经内分泌基因表达。

研究人员将 ER-α 作为主要候选者，因为它是染色体倒位捕获的基因之一，并且以前与脊椎动物的社会行为有关。

他们的分析记录了变体之间的遗传分化如何影响 ER-α 的转录。在一个被认为对攻击性很重要的大脑区域中，白色条纹鸟类的 ER-α 水平是棕褐色条纹鸟类的三倍。通过查看行为数据和实验室综合数据，研究人员发现了该区域 ER-alpha 的表达，其他人预测了领土侵略和养育子女

的变化。

依赖性类固醇激素，例如睾酮，”马尼说。 “但我们在 2009 年已经表明，即使他们的睾酮水平相同，白条纹男性仍然比棕褐色条纹男性唱歌更多。这一发现使我们怀疑大脑对激素的敏感性在变体之间存在差异。 ER-α 有一种激素受体，可使大脑对睾酮敏感，因此白条纹鸟的水平较高是有道理的。”

研究人员假设他们已经确定的机制可能在行为进化中发挥了重要作用。

“人类在攻击性和养育子女方面也表现出差异，”霍顿说，“但我们对导致这种变化的原因以及我们的行为如何反过来影响我们的大脑知之甚少。当我们试图了解基因、蛋白质和我们自己的社会行为之间的复杂相互作用时，这只鸟为我们提供了重要的线索。”

ER-alpha 的发现结束了第一阶段的工作。该研究小组还在研究由染色体重排捕获的一组其他神经内分泌基因，这些基因被认为是调节社会行为的重要参与者。

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