雀鸟辐射性演化或与古病毒暴发有关

病毒与宿主在漫长的演化过程中的相互作用，会对宿主产生深远的影响。近日，我国科学家发表了一项关于古病毒影响鸟类物种演化的研究。该成果已经发表于国际学术期刊《自然-通讯》。

逆转录病毒的内源化过程：绑定、释放、逆转录与整合。（编辑自Dopkins and Nixon，2024）

研究发现，古老病毒曾经插入到鸟类DNA里，并伴随着雀形目鸟类物种大暴发在鸟类宿主里不断增殖，而鸟类不仅可以高效地清除掉这些增殖的病毒DNA，并还可能利用残余的病毒来源序列调控自身的基因表达。

黄鹂、金丝雀、柳莺、百灵等鸟类的雀形目是当代鸟类中最多样化的目级类群，有6600多个物种，大约占鸟类物种总数的60%。其中，有大约三分之二的雀形目鸟类因善于鸣唱而被称为鸣禽。

论文第一作者、中国科学院大学博士研究生陈光霁介绍，“雀形目鸟类在距今约2240万年前发生了快速的辐射性演化事件，奠定了当代物种多样性的格局。我们发现在雀形目鸟类物种多样性的形成过程中可能有古老的内源性逆转录病毒的参与。”

研究人员发现，某些逆转录病毒在感染了宿主细胞以后，有一定的概率将自己的全部或部分DNA序列插入到宿主的基因组中，从而留下感染的痕迹。如果这些序列插入了宿主生殖细胞的DNA中，就有可能会遗传给后代。而且这些病毒序列可以转录表达，并在宿主细胞中发挥功能，所以被称为内源性逆转录病毒。在漫长的演化过程中，其中一类内源性逆转录病毒K的序列元件广泛存在于雀形目鸟类基因组中，此外，越是近期产生的物种，这类序列的拷贝数越多。

论文通讯作者、浙江大学生命演化研究中心和良渚实验室研究员冯少鸿告诉记者，他们在雀形目鸟类中发现了许多内源性逆转录病毒K（ERVK）的单独散在长末端重复序列（Solo-LTRs）元件。它们插入在了雀形目鸟类基因组的不同位置，大量呈现为物种间共有情况与部分物种特有的现象，提示着它们在这类鸟的物种分化事件里不断影响着宿主的基因组格局。时至今日，这类内源性病毒序列还在群体里不断增殖。

值得注意的是，在约2240万年前的古近纪-新近纪界限时期，内源性逆转录病毒K不仅在雀形目鸟类里暴发性出现，同时期也侵入了我们灵长类和其他多个动物类群的基因组中。据介绍，尽管这些序列元件是古病毒感染宿主留下的“遗迹”，绝大多数已不再有完整的病毒基因功能，有些残余序列却演化出了调控鸟类基因表达开关的功能。

HVC、RA和X是鸣禽鸣唱控制通路的相关脑区，在斑胸草雀大脑的HVC区和RA区中都检测到了ITGA2基因的高表达。（陈星等 绘）

陈光霁介绍，雀形目鸟类中多个基因的表达，可能受到了ERVK Solo-LTRs序列元件的调控。“通过对雀形目鸟类和非雀形目鸟类物种大脑基因表达的比较，我们发现ITGA2 基因在雀形目鸟类发声学习有关的脑区高度表达，而在非雀形目鸟类中却有较低的表达量。在雀形目中该基因上游区域插入了一段病毒来源序列，这一序列可能对该基因的表达起到了顺式调控的作用。”

冯少鸿称，该发现不仅丰富了人们对古病毒序列在鸟类物种演化中的作用的认知，也为古病毒序列调控宿主基因功能从而影响宿主演化提供了一个例证。