全世界許多人熱衷「賽鴿」，台灣也不例外。鴿子是被人類馴化的一種鳥類，現代賽鴿運動始於 19 世紀的歐洲，自此之後，人們精挑細選，培養適合競賽的鴿子品系。賽鴿和同類相比有兩大特色：第一，飛行更快、更持久。第二，精準的空間導航。
尋找讓賽鴿獨特的基因
一代又一代的人為育種之下，是哪些遺傳變異，帶來賽鴿優於同類的優勢呢？新發表的論文為了研究此一問題，全新定序 8 個賽鴿品系，加上之前發表過的 2 個，一共有 10 個賽鴿基因組，與 35 個非賽鴿品系相比。可是比較這麼多樣本以後，研究團隊竟然找不到明確的答案？到底是怎麼回事，讓我們來看看。[1]
儘管賽鴿來自多個不同品系，不過由建構的親緣關係樹看來，所有賽鴿遺傳上皆自成一群，與其他鴿明顯有別；而血緣最接近賽鴿的近親，是英國信鴿（English carrier）。另外根據 DNA 變異分析祖源，賽鴿間的同質性都非常高，與其他鴿差異十分明顯。這些分析顯示賽鴿有著單一起源，與其他同類之間少有遺傳交流。
賽鴿優越的飛行與導航能力，若是受遺傳適應影響，該如何尋找？賽鴿是賽鴿，其他鴿不是賽鴿，所以概念上，假如某些遺傳變異是所有賽鴿皆具備，其他鴿卻都沒有，就有可能是造成彼此差異的原因。
賽鴿和同類相比，缺乏絕無僅有的遺傳變異
可惜奧秘沒有這麼容易解答。符合上述特徵的基因，比較結果是：一個都不存在。即使放寬標準，也僅有極少數 DNA 變異是絕大部分賽鴿都有，只有少數其他鴿具備。由此推論，賽鴿優於同類的特異功能，並非由影響力很大的單一基因造成，也不只與少數基因有關。
另外也要考慮，即使偵測到賽鴿較為特別的 DNA 變異，大部分應該也與飛行與導航的適應無關。賽鴿族群的個體數目很少，受到人擇（artificial selection）高度影響，由親緣關係看來又是自成一群，與非賽鴿的同類缺乏情慾交流。這些條件下，賽鴿與眾不同的遺傳差異很可能是隨機導致，並非本研究意圖尋找的目標。
所有統計分析方法都有機會將賽鴿基因組上，由於其他原因而留下的特定變異，誤判為符合條件的目標，也就是「偽陽性」。為了儘量避免渾水摸鴿，研究團隊結合 5 種分析方法一起分析基因組，希望加強統計的可靠程度，避免偽陽性產生。
採取更加嚴謹的策略之後，研究團隊發現 CASK 基因最符合資格。此基因全名是「calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase」，已知與骨骼肌的發育有關。強化的肌肉與飛行能力關係密切，因此 CASK 看似接近尋覓的對象（賽鴿的 CASK 基因版本並不獨特，某些非賽鴿同類也有具備）；不過序列分析畢竟是紙上談飛，是否真能提升飛行能力，仍需進一步實證才能確定。
比較基因表現差異，仍一無所獲
基因序列的差異之外，基因表現也是可能的原因。即使 DNA 序列完全不變，改變調控方式，也能讓同一個基因發揮相當不同的作用。為了大規模調查基因表現的異同，研究團隊比較賽鴿與一般鴿的轉錄組（transcriptome），也就是蒐集並定序樣本中，所有基因轉錄表現出的 mRNA 片段（RNA-seq），比較各基因表現量的高低。
同一群基因在每時每刻，不同細胞組織、生理狀態、成長階段……各種情況下的表現都不一樣。假如研究基因表現，那麼就要考慮選取分析的樣本。賽鴿高超的飛行能力與胸肌息息相關，導航則主要仰賴腦部，因此研究團隊選擇成年鴿的胸肌與腦部，分別取得它們的轉錄組，比較同一基因在賽鴿與同類間的差異。
比較 4 個賽鴿與 4 個同類樣本以後，確實有些基因的表現量，在賽鴿與非賽鴿之間有別；然而不同個體間的基因表現，本來就不會完全一致，研究團隊光靠這些資訊仍無法判斷，到底哪些改變與飛行和導航較為有關。有個可能是 DNA 序列差異，導致 mRNA 表現量的變化，可惜對照基因組與轉錄組的分析結果之後，並沒有兩者一致的改變。
儘管比較基因組－DNA 序列，以及轉錄組－mRNA 表現， 都無法參透賽鴿的玄機，不過仍無法排除賽鴿的特殊能力，受到調控改變的影響。控制基因表現不只 mRNA 轉錄一種方式，還有蛋白質表現，和多種表觀遺傳學修飾（epigenetic modification）等千變萬化的調控機制，都是未來研究的潛在方向。
現在只能肯定，若是賽鴿於飛行、導航的適應真與遺傳有關，那些相關的 DNA 變異，或許不是專屬於賽鴿品系中誕生的新突變，而是早已存在於鴿子群族當中，再被配種組合而成。
小說《冰與火之歌》的主角瓊恩．雪諾，常常被女朋友說：「你什麼都不知道（You know nothing, Jon Snow）」。對於「什麼基因讓賽鴿很會飛？」這問題，我們目前的了解大概只比瓊恩．雪諾稍微高明一些。
文 / 寒波
延伸閱讀：讓基因檢測更正確──從非洲探索失落的遺傳多樣性參考文獻：
Gazda, M. A., Andrade, P., Afonso, S., Dilytė, J., Archer, J. P., Lopes, R. J., … & Carneiro, M. (2018). Signatures of selection on standing genetic variation underlie athletic and navigational performance in racing pigeons. Molecular Biology and Evolution.
（作者部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名的粉絲團《同名的粉絲團》，歡迎參觀、拍打、與餵食）
©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因線上版權所有 未經授權不得轉載。合作請聯繫：service@geneonlineasia.com
