就像因苹果落地启发牛顿提出物理学定律一样,鸣鸟对于达尔文提出进化生物理论具有同样意义。1835年,达尔文在考察Galapagos岛的时候,对于岛上鸣鸟的喙具有多样性的形状和大小深感迷惑。他发现,每一种鸣鸟的喙都似乎专门于特定任务,诸如有的鸟喙适于击碎种子外壳,有的鸟喙则适合吸食花蜜,也就是说,每一种鸟喙的形状完全适合于它所食用的食物。正是这些适应性的变化,使达尔文提出了物种进化理论,即在漫长的进化过程中,大自然是如何产生世界物种多样性的。
不过,达尔文却未能在分子级水平上,探明鸟喙在发育初期是如何长成不同形状的。据最新出版的美国《科学》杂志报道,有两个科学家小组最后破解了这一秘密。
科学家认为,通常同头骨和其他骨骼发育有关的、被称为“骨形态形成蛋白质4”或称BMP4的蛋白质,是一种形成鸟喙形状的分子。美国南加州大学进化发育生物学家崇成明说:
“不同形状的喙与发育期、BMP4蛋白质分子的开关时间及地点有关。”而哈佛大学医学院的塔宾研究小组则利用成像技术精确地观测到,就像达尔文观测到的6种鸣鸟喙一样,BMP4蛋白质的基因表达也是不同的。两个研究小组均演示出,他们能在鸣鸟的发育初期,通过改变BMP4的水平使鸣鸟生长出各种形状的喙。
两个小组的研究结果为生物多样性提供了分子基础。南加州大学研究小组指出,BMP4蛋白质也是造成鸡喙和鸭喙结构差异的关键,他们在鸡鸭发育期间改变了这些蛋白质的浓度,使鸣鸟长出了奇形怪状的喙。如果继续增加BMP4蛋白质,鸟类会长出更长、更宽和更深的鸟喙。