達爾文雀可能是適應性輻射最著名的例子——這是一種進化現象，其中一個祖先物種迅速分化成幾個新物種，每個物種都具有獨特的適應性，以便在自身環境中生存。但這些加拉帕戈斯群島的鳥類與東非的慈鯛相比，簡直是小巫見大巫。在 14 種雀類進化所用的兩三百萬年裡，僅馬拉維湖就有 1000 多種慈鯛從共同祖先分化出來。新的研究正在揭示這種快速而戲劇性的生物多樣性背後的遺傳機制。
慈鯛 表現出體型、顏色模式、口部結構、行為、飲食等方面的驚人多樣性。“當你觀察它們時，它們看起來截然不同，”厄勒姆研究所進化生物學家塔朗·梅塔說。“但是當你比較這些物種的[蛋白質編碼]基因時，你會發現多樣性非常小。”
蛋白質編碼基因影響生物體的主要特徵。之前的研究已經表明，慈鯛的“非編碼”或“調控”DNA 片段——決定編碼基因何時、何地以及如何開啟和關閉——比它們的編碼基因進化得更快。這些調控跨度讓同一組遺傳拼圖碎片可以組合成數千種不同的配置，梅塔將這種現象稱為“修補”。但科學家們不確定這種修補是否可以驅動新物種的進化。
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在一項發表於 Genome Biology 的研究中，梅塔和他的同事分析了來自東非河流和湖泊的五種慈鯛物種的大腦、眼睛、心臟、腎臟、肌肉組織和睪丸中的基因表達。研究人員使用他們開發的計算模型發現，基因組非編碼區域的變化“為適應性進化提供了重要的進化基質”，從而導致了物種分化，該研究的資深作者、東英吉利大學生物學家費德里卡·迪·帕爾馬說。例如，該團隊發現，調控變化改變了某些編碼基因的表達，使慈鯛在各種特定條件下看得更清楚。當物種具有相似的飲食或棲息地時，它們更有可能進化出對這些調控網路的類似改變。
許多生物學家擔心地球生物多樣性加速喪失——但科學仍然沒有完全理解生物多樣性最初是如何進化的，巴塞爾大學動物學家沃爾特·薩爾茨伯格說，他沒有參與這項研究。馬拉維湖、坦噶尼喀湖和維多利亞湖的慈鯛為研究人員提供了一個獨特的機會來深入瞭解這一過程，他補充道。
梅塔的團隊現在正在將同樣的分析方法應用於羅非魚，羅非魚是一個慈鯛類群，其中包括世界第二大養殖魚類。梅塔說，如果研究人員能夠識別出與適應極端鹽度或溫度等性狀相關的基因組修補，這可能指導羅非魚的選擇性育種，從而更有效地養活飢餓的世界。