研究发现蜂鸟的盘旋飞行可能是由于丢失的基因而进化的

蜂鸟原产于北美和南美，是世界上最小、最敏捷的鸟类之一。它们通常比拇指大一点，是唯一一种不仅可以向前飞行，还可以向后或侧向飞行的鸟类。它们特有的悬停飞行使这成为可能。

然而，悬停非常耗能。在《科学》杂志上发表的一项基因组研究中，由德国法兰克福 LOEWE 转化生物多样性基因组学中心 (LOEWE-TBG) 的 Michael Hiller 教授领导的国际科学家团队研究了可能具有使蜂鸟具有独特的飞行能力。

在盘旋期间，蜂鸟每秒最多拍动翅膀 80 次，发出特有的嗡嗡声。动物王国中没有其他形式的运动消耗更多的能量。因此，它们的新陈代谢全速运转，比任何其他脊椎动物都活跃。为了满足它们的能量需求，蜂鸟依赖花蜜中的糖分。蜂鸟的新陈代谢也有一些与众不同的特点：它们吸收糖分的速度很快，具有处理糖分的高活性酶，并且可以像葡萄糖一样有效地代谢果糖——这与人类不同。

来自法兰克福和德累斯顿的研究人员现已发现这如何有益于让蜂鸟盘旋的飞行肌肉细胞。在他们的研究中，他们对长尾隐士 (Phaethornis superciliosus) 的基因组进行了测序，并将这种蜂鸟和其他蜂鸟的基因组与 45 种其他鸟类(如鸡、鸽子或鹰)的基因组进行了比较。

他们发现编码肌肉酶 FBP2(果糖双磷酸酶 2)的基因在所有研究的蜂鸟中都丢失了。有趣的是，进一步的研究表明，在大约 48 到 3000 万年前，在盘旋飞行和花蜜喂养进化的时期，该基因已经在所有现存蜂鸟的共同祖先中丢失。

“我们的实验表明，肌肉细胞中 FBP2 基因的靶向失活增强了糖代谢。此外，在缺乏 FBP2 的细胞中，产生能量的线粒体的数量和活性增加。所有这些都已经在蜂鸟的飞行肌肉中观察到， “第一作者 Ekaterina Osipova 博士解释说，她目前是哈佛大学的博士后研究员，之前是德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所以及法兰克福 LOEWE-TBG 的科学家。

“由于 FBP2 基因仅在肌肉细胞中表达，我们的结果表明蜂鸟祖先中该基因的丢失可能是盘旋飞行所需的代谢肌肉适应进化的关键步骤，”研究负责人迈克尔希勒教授补充道LOEWE-TBG 和 Senckenberg 自然研究学会的比较基因组学博士。

除了 FBP2 基因的丢失外，其他重要的基因组变化也可能发生在蜂鸟身上。在糖代谢中发挥重要作用的其他几个基因在蜂鸟中表现出氨基酸变化，这可能是因为定向选择。“这些基因变化与蜂鸟 代谢进化适应的相关性需要通过进一步的研究和实验来阐明，”希勒说。