鸟类与大多数脊椎动物不同。除了翅膀和羽毛这些明显的区别外,鸟类每个细胞中的DNA含量大约只有哺乳动物和爬行动物的一半。许多生物学家曾认为,鸟类基因组的减少仅仅是某个古代基因事故的遗留物,即在某只祖先鸟类中,一大段DNA不知何故被删除了。但是,宾夕法尼亚州立大学的分子生物学家夫妇奥斯汀·休斯(Austin Hughes)和玛丽安·休斯(Marianne Hughes)发现证据表明,鸟类细胞中DNA的稀缺并非偶然。他们认为这更可能是为了适应飞行而进行的关键进化。
休斯夫妇比较了人类和鸡的遗传物质。他们发现,在这两种两足动物中,实际编码蛋白质的DNA长度大致相同。但在鸡中,内含子(introns)——那些似乎不编码任何东西的DNA区域——平均长度不到人类相同区域的一半。研究人员观察了鸡和人类许多不同基因中的DNA,结果总是一致的:鸟类中偶尔缺失大部分内含子,但它们的编码DNA始终完好无损。
奥斯汀·休斯说,某个鸟类祖先的基因事故无法解释这些结果。他说,偶然的删除不会如此普遍,也不会只影响非编码DNA。他和妻子相信,他们的研究只有一个合理的解释。休斯说,拥有较少的DNA必定是一种适应性进化,因为它在许多不同的基因中独立地发生过很多次。
休斯夫妇认为,鸟类通过精简其DNA,进化出了更小、更节能的细胞,从而更好地维持飞行的代谢需求。细胞中DNA越少,细胞就可以越小。较小的细胞具有比大细胞更高的表面积与内部体积比,因此它们可以更有效地吸收氧气,并利用氧气从食物中释放能量。这将使需要大量能量的飞行变得更容易应付。
尽管现有文献证据表明鸟类细胞确实倾向于比其他动物的细胞小,但尚未进行正式比较,特别是在细胞代谢效率方面。然而,其他证据也支持休斯夫妇的观点。休斯指出,蝙蝠是唯一会飞行的哺乳动物,它们的细胞中DNA含量比其他哺乳动物少。这对夫妇还希望研究那些失去飞行能力的鸟类,看看它们的细胞是否开始积累垃圾DNA。(鸡本质上是不会飞的,但它们最近才从会飞的丛林禽类进化而来,它们的DNA还没有足够的时间发生显著变化。)休斯说,看看鸵鸟或企鹅是否表现出较少DNA的趋势有所放松,会很有趣。














