对鸟类迁徙遗传基础的新见解

与金翅莺和蓝翅莺的迁徙模式新关联的基因可以深入了解鸟类如何长距离迁徙这一长期存在的问题。

由宾夕法尼亚州立大学和康奈尔鸟类学实验室的研究人员领导的一项新研究是率先将全基因组测序和迁移追踪技术结合起来，以确定与决定迁徙行为的复杂特征相关的单一基因。这些发现可能对金翅莺的数量下降具有重要的保护意义。该论文发表在“ 科学院院刊”上，并描述了与人类神经系统疾病相关的基因。

宾夕法尼亚州立大学生物学助理教授兼研究团队负责人大卫·托斯说：“世界大迁徙一直鼓舞着人们数百年。” “鸟类的迁徙特别令人着迷，因为小物种主要是单独导航，夜间和高海拔地区，所以人们并不总是看到它发生。它们在你的后院，然后就消失了。”

鸟类的迁移编程非常复杂，包含一系列神经学，生理学和行为学特征。几十年来，研究人员已经知道迁移存在遗传因素。最近对鸟类的研究已经确定了基因组的大部分区域，包括与迁移相关的数百个基因，但是更难以确定任何单个基因的特定作用。

“在这项研究中，我们发现只有一个基因与金翅莺和蓝翅莺的最终越冬目的地有关，”Toews说。

研究人员研究了在中西部和东北部繁殖的金翅莺和蓝翅莺的迁移模式。每个物种的一些鸟类迁徙到中美洲的越冬地，从巴拿马到危地马拉，而其他鸟则进一步前往南美洲，主要是委内瑞拉。鸟类通常每年会返回类似的繁殖地和越冬地。

托莱多大学研究小组的成员之前确定了这些鸟类越冬的具体位置。他们将地理定位器，基本上是带有光传感器的小背包放在繁殖地捕获的鸟类上。地理定位器记录了他们环境的轻微水平，研究人员分析了这些鸟类在第二年在其繁殖地捕获时的情况。

“根据日出和日落时间以及其他一些因素，这些光线水平允许您计算鸟类沿其迁徙路径和越冬地的大致位置，”托莱多团队的Henry Streby说。“这些信息对于金翅莺的保护管理尤其重要，其在阿巴拉契亚山脉的数量迅速下降。保护工作的重点是保护繁殖地，这很重要，但下降也与栖息地的改变和破坏密切相关在越冬地。“

“全球对亚马逊火灾的关注凸显了这些南美洲栖息地的重要性，这些候鸟表明了半球之间不可分割的联系，”Toews说。

重要的是，托莱多的研究小组从迁徙的鸟类中采集了遗传样本，这使得该小组能够研究中美洲冬季和南美洲冬季鸟类之间的遗传差异。这些差异大多发生在鸟类Z染色体上的一个小区域，这是一种性别决定染色体，如人类的X和Y染色体。该地区仅存在一种名为VPS13A的基因。

尽管该基因在鸟类中尚未具有任何已知的功能，但在人类中它与神经退行性疾病舞蹈病 - 棘皮病相关，其影响运动。

“当我们更好地了解这种基因在人类中的作用时，我们也可能会对其在鸟类迁徙中的作用获得重要的见解，”Toews说。“目前这是非常具有推测性的，但我们认为它可能参与清除活性氧物质，这些物质是在长时间迁移过程中可能积聚的自由基并对细胞造成损害。我们希望进行更多研究，以了解何时何地什么组织中该基因在这些鸟类中表达。但由于金翅莺面临下降，我们可能会首先调查是否该基因相关联的迁移在任何莺的其他50个左右的迁徙物种，它可以提供更听话研究基因的方法。“

根据研究人员的说法，该基因似乎是南美冬季鸟类自然选择的目标。

“这真的很酷，因为我们并不总是看到自然选择在当代时间线上运行，就像已经存在很长时间的迁移特征一样。”

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