雀鳥輻射性演化或與古病毒暴發有關

新京報訊（記者張建林）病毒與宿主在漫長的演化過程中的相互作用，會對宿主產生深遠的影響。近日，我國科學家發表了一項關於古病毒影響鳥類物種演化的研究。該成果已經發表於國際學術期刊《自然-通訊》。

逆轉錄病毒的內源化過程：綁定、釋放、逆轉錄與整合。（編輯自Dopkins and Nixon，2024）

研究發現，古老病毒曾經插入到鳥類DNA里，並伴隨著雀形目鳥類物種大暴發在鳥類宿主里不斷增殖，而鳥類不僅可以高效地清除掉這些增殖的病毒DNA，並還可能利用殘餘的病毒來源序列調控自身的基因表達。

黃鸝、金絲雀、柳鶯、百靈等鳥類的雀形目是當代鳥類中最多樣化的目級類群，有6600多個物種，大約佔鳥類物種總數的60%。其中，有大約三分之二的雀形目鳥類因善於鳴唱而被稱為鳴禽。

論文第一作者、中國科學院大學博士研究生陳光霽介紹，「雀形目鳥類在距今約2240萬年前發生了快速的輻射性演化事件，奠定了當代物種多樣性的格局。我們發現在雀形目鳥類物種多樣性的形成過程中可能有古老的內源性逆轉錄病毒的參與。」

研究人員發現，某些逆轉錄病毒在感染了宿主細胞以後，有一定的概率將自己的全部或部分DNA序列插入到宿主的基因組中，從而留下感染的痕跡。如果這些序列插入了宿主生殖細胞的DNA中，就有可能會遺傳給後代。而且這些病毒序列可以轉錄表達，並在宿主細胞中發揮功能，所以被稱為內源性逆轉錄病毒。在漫長的演化過程中，其中一類內源性逆轉錄病毒K的序列元件廣泛存在於雀形目鳥類基因組中，此外，越是近期產生的物種，這類序列的複製數越多。

論文通訊作者、浙江大學生命演化研究中心和良渚實驗室研究員馮少鴻告訴記者，他們在雀形目鳥類中發現了許多內源性逆轉錄病毒K（ERVK）的單獨散在長末端重覆序列（Solo-LTRs）元件。它們插入在了雀形目鳥類基因組的不同位置，大量呈現為物種間共有情況與部分物種特有的現象，提示著它們在這類鳥的物種分化事件里不斷影響著宿主的基因組格局。時至今日，這類內源性病毒序列還在群體里不斷增殖。

值得注意的是，在約2240萬年前的古近紀-新近紀界限時期，內源性逆轉錄病毒K不僅在雀形目鳥類里暴發性出現，同時期也侵入了我們靈長類和其他多個動物類群的基因組中。據介紹，儘管這些序列元件是古病毒感染宿主留下的「遺蹟」，絕大多數已不再有完整的病毒基因功能，有些殘餘序列卻演化出了調控鳥類基因表達開關的功能。

HVC、RA和X是鳴禽鳴唱控制通路的相關腦區，在斑胸草雀大腦的HVC區和RA區中都檢測到了ITGA2基因的高表達。（陳星等 繪）

陳光霽介紹，雀形目鳥類中多個基因的表達，可能受到了ERVK Solo-LTRs序列元件的調控。「通過對雀形目鳥類和非雀形目鳥類物種大腦基因表達的比較，我們發現ITGA2 基因在雀形目鳥類發聲學習有關的腦區高度表達，而在非雀形目鳥類中卻有較低的表達量。在雀形目中該基因上遊區域插入了一段病毒來源序列，這一序列可能對該基因的表達起到了順式調控的作用。」

馮少鴻稱，該發現不僅豐富了人們對古病毒序列在鳥類物種演化中的作用的認知，也為古病毒序列調控宿主基因功能從而影響宿主演化提供了一個例證。

編輯 張牽

校對 趙琳