黃鹂、金絲雀、柳莺、百靈等鳥類都屬于雀形目，這個家族曾經在鳥類大家庭中并不起眼。2240萬年前，一股神秘力量促成雀鳥家族大爆發，如今雀形目有6600多個物種，大約占鳥類物種總數的60%。
是什麼因素促成了雀形目迅猛演化？中原標準時間4月12日，大陸科學家在國際學術期刊《自然-通訊》上發表了一項關于古病毒影響鳥類物種演化的研究——古病毒曾經插入到鳥類DNA裡，并伴随着雀形目大爆發在鳥類宿主裡不斷增殖，而鳥類不僅可以高效地清除掉這些增殖的病毒DNA，還可能利用殘餘的病毒來源序列調控自身的基因表達。
古病毒或助力雀鳥物種多樣化
病毒與宿主在漫長的演化過程中，既對抗又合作，對宿主産生深遠影響。一些RNA病毒序列可以整合進宿主基因組并具有轉錄活性，且在宿主基因組中不斷擴張，這些病毒序列被稱為内源性逆轉錄病毒（Endogenous retroviruses，ERVs）。當逆轉錄病毒侵染的宿主細胞為生殖細胞時，内源性逆轉錄病毒可以在代際之間進行垂直傳播。比如在人基因組中自身蛋白編碼序列隻占約2%，但内源性逆轉錄病毒序列（ERVs）卻占比高達8%，近些年研究發現ERVs在癌症、衰老、細胞分化等多個重要生物學過程中發揮重要調控作用，對人類疾病和健康具有深遠影響。
2024年4月12日，浙江大學生命演化研究中心和良渚實驗室的馮少鴻團隊發表了鳥類基因組中古老病毒來源的轉座元件演化相關的研究成果。該研究基于“萬種鳥類基因組計劃”第二階段的資料，對鳥類基因組中的内源性病毒序列開展系統研究，分析了鳥類基因組整體上相對于其他脊椎動物擁有更少内源性病毒序列的潛在原因，發現鳥類有着更高水準清除不斷擴張的病毒序列的演化壓力。
論文第一作者、中國科學院大學博士研究所學生陳光霁告訴現代快報記者：“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，可能有古老的内源性逆轉錄病毒的參與。”
古老病毒序列可能仍在促成現今鳥類多樣化
“在漫長的演化過程中，有一類内源性逆轉錄病毒K的序列元件廣泛地存在于雀形目鳥類基因組中，而且越是近期産生的物種，這類序列的拷貝數越多，”論文通訊作者、浙江大學生命演化研究中心、良渚實驗室的馮少鴻研究員進一步解釋，“我們這次在雀形目鳥類中發現了許多内源性逆轉錄病毒K（ERVK）的單獨散在長末端重複序列（Solo-LTRs）元件。它們插入在了雀形目鳥類基因組的不同位置，大量的呈現為物種間共有情況與部分物種特有的現象，意味着它們在這類鳥的物種分化事件裡不斷影響着宿主的基因組格局。”
在漫長的演化曆史中，受内源逆轉錄病毒K（ERVK）爆發性侵入宿主基因組不僅發生在雀形目鳥類中，哺乳動物中齧齒類、靈長類也曾經遭受ERVK的大量入侵。在多個類群中ERVK的共同爆發可能暗示着：ERVK的古病毒序列可能廣泛分布于古大陸上，并在古近紀-新近紀界線期間（距今約2240萬年前）頻繁地整合到這些宿主基因組中。
盡管經曆了相似的爆發性擴張事件，但ERVK在哺乳動物和鳥類的基因組中卻走向了截然不同的演化路徑。在哺乳動物中，尤其是在人類中，HERV-K仍然保留了編碼病毒蛋白并形成病毒顆粒的能力。這些顆粒參與了宿主胚胎發育過程中的多個細胞過程，并與細胞衰老相關。
而在鳥類的演化過程中，可能面臨着清除内源逆轉錄病毒的選擇壓力，絕大多數在鳥類基因組中已不再有完整的病毒基因功能，但它們卻為鳥類基因組帶來了調控功能上的遺傳原材料。如研究團隊發現潛在受到古老病毒的ERVK Solo-LTRs調控的ITGA2在鳴禽斑胸草雀鳴唱控制上遊腦區呈現更高表達情況。
研究結果顯示，古老的病毒序列來源的逆轉錄病毒K仍然活躍地存在于雀形目鳥類基因組中，直至今日，這些序列仍在不斷地改變雀形目鳥類的基因組結構，影響鳥類的遺傳多樣性組成。馮少鴻認為，“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進而影響宿主演化提供了一個例證。”
現代快報/現代+記者 是鐘寅