鸬鹚，以其独特的轮廓和黑色的羽毛为特征，是捕鱼高手，它们潜入深海追捕猎物。在全球 40 种鸬鹚中，所有鸬鹚都是天生的游泳健将，但只有一种——生活在遥远的加拉帕戈斯群岛——失去了飞行的能力。
在周四发表于《科学》杂志的论文中，生物学家和遗传学家弄清楚了这种鸟是如何失去飞行能力的。
自达尔文时代以来，不会飞的鸟类一直是进化科学家着迷的对象。鸵鸟、鸸鹋、几维鸟和企鹅，它们不会飞的能力，从羽毛到肌肉再到骨骼，都得到了探索。但对于加拉帕戈斯鸬鹚，遗传学家获得了独特的机会，可以深入研究其不能飞行的遗传根源。
加拉帕戈斯鸬鹚与会飞的鸬鹚最后一次拥有共同祖先是在两百万年前，这在进化时间尺度上是极其短暂的。相比之下，如果不是更早，人类和黑猩猩的最后共同祖先大约是在七百万年前。鸵鸟和几维鸟与会飞的近亲拥有共同祖先是在数百万年前。加拉帕戈斯鸬鹚与其他（会飞的）物种之间相对较短的进化距离，使得这些鸟类成为研究可能导致物种间形态差异的遗传变化的理想候选者。
在新论文中，研究人员指出，当他们将不会飞的鸬鹚的基因组与三种会飞的物种进行比较时，发现在调节纤毛形成的基因周围存在明显的突变。纤毛是形成于从绿藻到人类的细胞上的微小结构。纤毛在不同生物体中的功能不同，但在像鸬鹚和人类这样的脊椎动物中，它们的功能之一是调节骨骼发育。
“理解不会飞的鸬鹚的一种方式，就是想象它们是长大了的雏鸟，”首席研究员亚历杭德罗·布尔加说。加拉帕戈斯鸬鹚的许多特征，包括短小的龙骨（胸骨的延伸部分）和短小的翅膀，都与鸬鹚的幼年阶段相似。纤毛或骨骼生长相关基因的突变可能有助于以这种方式改变鸟类的骨骼结构。
他们通过在小鼠细胞和秀丽隐杆线虫（一种常用于生物学研究的线虫）中以相同方式改变基因，来测试这些基因是否会显著改变纤毛。虽然这些小蠕虫中的纤毛功能与脊椎动物中的纤毛功能大不相同，但研究人员发现，线虫和小鼠细胞中的纤毛发生了显著改变。
那么，为什么这种突变会在加拉帕戈斯种群中持续存在呢？可能是因为食物充足且没有捕食者，它们就失去了飞行的必要。不能飞行也可能帮助这些鸟类将能量资源重新导向体型增大，或者让它们像企鹅一样成为更好的游泳者，能够潜入深海并进入竞争对手无法企及的捕鱼区域。
“加拉帕戈斯鸬鹚是体型最大的鸬鹚，尽管它们的翅膀最小，”布尔加说。“也许这是有益的。”
但是，他补充说，没有理由认为这不是这些因素的某种组合。它们可能同时失去了飞行的必要，并且从不飞行中获得了优势。这两种解释并非相互排斥。
布尔加和他的同事们还有许多问题想回答。“还有很多东西需要了解和理解，”布尔加说。“这是独一无二的，还是在其他鸟类中进化出来的？我们能否在其他鸟类中找到相同受影响的基因？这些突变是否是导致包括灵长类在内的其他动物形态变化的根源？”
最后一个问题对人类尤其有趣。人类有时会发生可能致命的骨骼纤毛病，即与影响骨骼的纤毛发育相关的疾病。这并非一对一的比较，但了解这些基因在其他动物中的功能，可能有助于更深入地了解它们在我们自身物种中是如何表现的。
