生命的多样性令人震惊，不同的身体形状和大小、生理和行为——从遗传变化的积累到我们称之为进化的过程。但要从基因层面了解进化过程是很困难的，主要是因为很久以前就发生了今天动植物物种的重大变化。然而，生物学家热衷于准确了解进化是如何进行的。例如，在外观上可以看到明显的变化之前，必须改变多少基因？进化是许多基因变化的结果吗？这些基因的加性效应很小，还是只有少数几个突变产生强烈影响的结果？
为了解决这些问题，帕梅拉·科罗西莫（Pamela Colosimo）及其同事转向了三棘棘棘棘鱼，这是进化生物学家长期以来最喜欢的模型系统，因为它的进化历史相对较年轻。一万年前最后一个冰河时代结束时，整个北半球的冰川开始融化，这些原本栖息在海洋中的小鱼被困在新形成的湖泊中。在那里，孤立的棘背鲸群落适应了新的生态条件——不同的捕食者、食物供应、水化学和温度——现在看起来与它们的海洋祖先截然不同。外观上最明显的变化之一是它们的盔甲——它们有三种不同的类型，即“变形”。海洋硬脊鲸从头到尾都覆盖着一排排紧密排列的骨板（完全变形），而淡水湖泊中发现的硬脊鲸的骨板较少（部分变形）或几乎没有骨板（低变形）Colosimo及其同事发现，基因组的一个区域在很大程度上负责板块形态的剧烈变化，这对两个广泛分离的独立进化的淡水棘鱼种群来说也是如此。
为了揭示影响盔甲的基因组区域，Colosimo的团队将来自日本的全盔甲海洋棘鱼与来自加拿大不列颠哥伦比亚省帕克斯顿湖的深水或底栖低形态鱼类杂交。然后，他们使用160个已知遗传标记或基因座“绘制”第二代后代的完整基因组，作为遗传基因座不同区域的路标，以及整体镀层类型、个体板数和大小的差异。
该团队发现，一个这样的基因座解释了75%的板块形态变化。携带两种等位基因的后代——来自海洋祖父母的基因型AA、，几乎都是全镀的。那些从其底栖祖先那里遗传了两个拷贝的等位基因的人，aa中，大多是低形态，镀层很少。而且澳大利亚杂合子鱼（每个群体有一个等位基因）大多具有完整或部分平板。Colosimo及其同事还发现基因组中的其他三个区域显著影响了平板的数量和大小。这些修饰物具有加性效应——遗传的底栖等位基因越多，底栖生物板越少越小；更多的海洋等位基因导致盔甲更厚的趋势。
但这种遗传结构对北美每一个独立进化的湖滨棘鱼种群来说都是一样的吗？或者是地理上孤立的淡水种群由于不同基因的突变而失去了它们的板块？Colosimo及其同事绘制了加利福尼亚州弗里安特（Friant，California）的一组棘鱼的基因组图，该地区距离帕克斯顿湖（Paxton Lake）800英里，发现同样的主要基因座似乎也控制着那里的板块形态。将Friant的低变形与Paxton的低变形杂交，只会产生很少护甲的后代。此外，帕克斯顿鱼身上发现的一些改性剂也作用于Friant粘背鱼。因此，尽管这两个鱼类种群已经分离了10000年，但这两个种群的盔甲损失可能源于同一遗传途径的变化。
如果不知道这些基因的精确序列，就不可能准确地说出减少盔甲的等位基因是如何以及何时出现的。当海鞘最初被锁定在新形成的湖泊中时，其祖先种群中可能存在少量具有导致镀层减少的基因的个体。或者，如果一些控制盔甲的基因易发生突变，或者某些盔甲相关突变比其他基因更有利，那么在隔离后，不同湖泊中的盔甲可能会独立出现减少。但是，不管发生了什么，这项研究清楚地表明，戏剧性的形态进化可能是由少量遗传变化引起的。对这一经典系统的进一步研究应该提供有关基因的详细图片，以及在新环境中自然种群演变的形态变化的分子事件。
