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    對鳥類遷徙遺傳基礎的新見解

    與金翅鶯和藍翅鶯的遷徙模式新關聯的基因可以深入了解鳥類如何長距離遷徙這一長期存在的問題。

    由賓夕法尼亞州立大學和康奈爾鳥類學實驗室的研究人員領導的一項新研究是率先將全基因組測序和遷移追蹤技術結合起來,以確定與決定遷徙行為的復雜特征相關的單一基因。這些發現可能對金翅鶯的數量下降具有重要的保護意義。該論文發表在“ 美國國家科學院院刊”上,并描述了與人類神經系統疾病相關的基因。

    賓夕法尼亞州立大學生物學助理教授兼研究團隊負責人大衛·托斯說:“世界大遷徙一直鼓舞著人們數百年?!?nbsp;“鳥類的遷徙特別令人著迷,因為小物種主要是單獨導航,夜間和高海拔地區,所以人們并不總是看到它發生。它們在你的后院,然后就消失了?!?/span>

    鳥類的遷移編程非常復雜,包含一系列神經學,生理學和行為學特征。幾十年來,研究人員已經知道遷移存在遺傳因素。最近對鳥類的研究已經確定了基因組的大部分區域,包括與遷移相關的數百個基因,但是更難以確定任何單個基因的特定作用。

    “在這項研究中,我們發現只有一個基因與金翅鶯和藍翅鶯的最終越冬目的地有關,”Toews說。

    研究人員研究了在中西部和美國東北部繁殖的金翅鶯和藍翅鶯的遷移模式。每個物種的一些鳥類遷徙到中美洲的越冬地,從巴拿馬到危地馬拉,而其他鳥則進一步前往南美洲,主要是委內瑞拉。鳥類通常每年會返回類似的繁殖地和越冬地。

    托萊多大學研究小組的成員之前確定了這些鳥類越冬的具體位置。他們將地理定位器,基本上是帶有光傳感器的小背包放在美國繁殖地捕獲的鳥類上。地理定位器記錄了他們環境的輕微水平,研究人員分析了這些鳥類在第二年在其繁殖地捕獲時的情況。

    “根據日出和日落時間以及其他一些因素,這些光線水平允許您計算鳥類沿其遷徙路徑和越冬地的大致位置,”托萊多團隊的Henry Streby說。“這些信息對于金翅鶯的保護管理尤其重要,其在阿巴拉契亞山脈的數量迅速下降。保護工作的重點是保護繁殖地,這很重要,但下降也與棲息地的改變和破壞密切相關在越冬地?!?/span>

    “全球對亞馬遜火災的關注凸顯了這些南美洲棲息地的重要性,這些候鳥表明半球之間存在著不可分割的聯系,”Toews說。

    重要的是,托萊多的研究小組從遷徙的鳥類中采集了遺傳樣本,這使得該小組能夠研究中美洲冬季和南美洲冬季鳥類之間的遺傳差異。這些差異大多發生在鳥類Z染色體上的一個小區域,這是一種性別決定染色體,如人類的X和Y染色體。該地區僅存在一種名為VPS13A的基因。

    盡管該基因在鳥類中尚未具有任何已知的功能,但在人類中它與神經退行性疾病舞蹈病 - 棘皮病相關,其影響運動。

    “當我們更好地了解這種基因在人類中的作用時,我們也可能會對其在鳥類遷徙中的作用獲得重要的見解,”Toews說。“目前這是非常具有推測性的,但我們認為它可能參與清除活性氧物質,這些物質是在長時間遷移過程中可能積聚的自由基并對細胞造成損害。我們希望進行更多研究,以了解何時何地這些基因在這些鳥類中表達的組織是什么組織。但是由于金翅鶯正在面臨下降,我們可能首先要研究這個基因是否與其他50種左右的鶯類遷徙物種中的遷移有關,這可能提供更易處理的研究基因的方法?!?/span>

    根據研究人員的說法,該基因似乎是南美冬季鳥類自然選擇的目標。

    “這真的很酷,因為我們并不總是看到自然選擇在當代時間線上運行,就像已經存在很長時間的遷移特征一樣?!?/span>


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