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美鳳力臨床前大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心
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全球1萬(wàn)多種鳥(niǎo)類(lèi)中
約1/5是遷徙的候鳥(niǎo)
每年數(shù)十億只候鳥(niǎo)
在繁殖地和越冬地之間遷徙
路線(xiàn)幾乎遍布全球
候鳥(niǎo)遷徙路線(xiàn)是如何形成的
長(zhǎng)距離飛行為何不會(huì)迷路
歷時(shí)12年
我國(guó)科學(xué)家主導(dǎo)的一項(xiàng)工作
以北極游隼為研究對(duì)象
揭開(kāi)了這些秘密
前不久，這項(xiàng)研究入選
2021年度中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展
經(jīng)社君獨(dú)家采訪(fǎng)了主持這一研究的
中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員詹祥江
聽(tīng)他講述鳥(niǎo)類(lèi)遷徙的奧秘
游隼(圖片來(lái)源：HBWMacaulayLibrary)
鳥(niǎo)類(lèi)遷徙領(lǐng)域的大問(wèn)題
候鳥(niǎo)遷徙是為了適應(yīng)氣候和食物等有規(guī)律波動(dòng)環(huán)境，然而直到200年前，人們對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的季節(jié)性消失和出現(xiàn)，仍然充滿(mǎn)著神秘的想象。
比如，在西方，受到"溫血?jiǎng)游镉卸吡?xí)性"觀念的影響，一些科學(xué)家曾認(rèn)為，有些鳥(niǎo)類(lèi)冬季不見(jiàn)了是因?yàn)樗鼈冊(cè)诤锥撸鹊絹?lái)年春天才會(huì)醒來(lái)。
1822年，人們?cè)诘聡?guó)發(fā)現(xiàn)了一只身上中箭的白鸛，但是這種箭只在非洲某部落才有，為什么會(huì)出現(xiàn)在德國(guó)?
原來(lái)，歐洲的白鸛在冬天遷往非洲越冬，被箭射中后，帶傷飛回了數(shù)千公里外的歐洲。這被認(rèn)為是歐洲最早記錄到的鳥(niǎo)類(lèi)遷徙證據(jù)。此后，隨著越來(lái)越多的鳥(niǎo)類(lèi)遷徙證據(jù)被發(fā)現(xiàn)，"鳥(niǎo)類(lèi)冬眠"說(shuō)才被拋棄。
箭矢鸛及白鸛遷徙路線(xiàn)(圖片來(lái)源：ZoologischeSammlungderUniversitaiRostock)
由于候鳥(niǎo)往往經(jīng)過(guò)一些固定的海岸、山隘口等地點(diǎn)，早期研究者就在固定的地點(diǎn)觀察鳥(niǎo)類(lèi)遷徙，但這種方式效率低，難以精準(zhǔn)獲得鳥(niǎo)類(lèi)個(gè)體的遷徙信息。
19世紀(jì)末，人們開(kāi)始利用環(huán)志追蹤鳥(niǎo)類(lèi)遷徙。即每年在繁殖地給出生的幼鳥(niǎo)佩戴腳環(huán)，后期通過(guò)"回收—報(bào)告"來(lái)記錄鳥(niǎo)類(lèi)的"再次被目擊"位置。
利用環(huán)志雖然有助于了解鳥(niǎo)類(lèi)遷徙路線(xiàn)，但只能粗略得到鳥(niǎo)類(lèi)遷徙的起點(diǎn)和某些節(jié)點(diǎn)，無(wú)法準(zhǔn)確全面地刻畫(huà)鳥(niǎo)類(lèi)遷徙路線(xiàn)。
20世紀(jì)80年代以來(lái)，出現(xiàn)了衛(wèi)星追蹤技術(shù)，即給動(dòng)物佩戴一個(gè)衛(wèi)星追蹤器，衛(wèi)星接收無(wú)線(xiàn)電信號(hào)后，將數(shù)據(jù)傳回地面接收站，從而確定動(dòng)物在某一時(shí)間所處的地理位置。
借助新手段，人們?cè)诹私怿B(niǎo)類(lèi)遷徙時(shí)間、方向等方面取得了豐富的成果，然而鳥(niǎo)類(lèi)遷徙路線(xiàn)是如何進(jìn)化的，它們?yōu)楹文荛L(zhǎng)距離飛行等問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)依舊困擾科學(xué)家。
近些年，雖然科學(xué)家試圖從遺傳基礎(chǔ)角度，對(duì)這些問(wèn)題做出解釋?zhuān)狈τ衅毡檎f(shuō)服力的研究。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員詹祥江團(tuán)隊(duì)所做的工作，正是希望回答這些棘手而重大的問(wèn)題。
關(guān)鍵基因決定鳥(niǎo)類(lèi)遷徙路線(xiàn)
每年9至10月份，北極的游隼會(huì)遷往南方過(guò)冬，第二年4至5月份再返回北極繁殖，單程可達(dá)1萬(wàn)多公里。
一只佩戴衛(wèi)星追蹤器的游隼。來(lái)源：AndrewDixon
歷時(shí)12年，詹祥江團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，聯(lián)合英國(guó)、俄羅斯、德國(guó)等多國(guó)科研機(jī)構(gòu)，科研人員為56只游隼佩戴衛(wèi)星追蹤器。
這些游隼遍布北極圈自西向東的主要繁殖地，從而構(gòu)建出一套北極游隼遷徙系統(tǒng)。分析衛(wèi)星追蹤數(shù)據(jù)，詹祥江團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，北極游隼在亞歐大陸主要有5條遷徙路線(xiàn)。
有趣的是，雖然這些游隼都在北極繁殖，但是不同種群的遷徙距離卻是不一樣的：西部?jī)扇汗灿靡粭l遷徙路線(xiàn)，遷徙距離較短，平均3600公里;東部四群遷徙距離較長(zhǎng)，平均有6400公里。
游隼是世界上首例被全基因組測(cè)序的猛禽鳥(niǎo)類(lèi)之一。通過(guò)進(jìn)一步分析35只游隼的基因組學(xué)信息，研究人員發(fā)現(xiàn)，游隼在西部的科拉和科爾古耶夫種群，以及東部的亞馬爾和科雷馬種群分別具有最近共同祖先。同時(shí)，長(zhǎng)、短遷徙距離種群的分化，大概在末次冰盛期(2.2萬(wàn)年)前后。
北極游隼遷徙路線(xiàn)(圖片來(lái)源：Guetal.，2021)
發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)、短距離種群的分化時(shí)間意義重大。基于游隼的種群歷史、潛在繁殖地、越冬地重建等結(jié)果，研究人員推測(cè)：在末次冰盛期到全新世之間的過(guò)程中，冰川消退導(dǎo)致的游隼繁殖地向北退縮以及越冬地變遷，可能是游隼遷徙路線(xiàn)形成的主要?dú)v史原因。
數(shù)千公里漫漫長(zhǎng)路中，游隼如何識(shí)別歸途?為什么有的遷徙距離長(zhǎng)，有的距離短?通過(guò)對(duì)比分析長(zhǎng)、短遷徙種群基因組，研究人員首次發(fā)現(xiàn)了一個(gè)和記憶能力相關(guān)的基因——ADCY8.
這一基因在長(zhǎng)距離遷徙游隼中受到了正選擇，也就是說(shuō)，遷徙路線(xiàn)更長(zhǎng)的游隼攜帶ADCY8優(yōu)勢(shì)等位基因，長(zhǎng)時(shí)記憶可能是鳥(niǎo)類(lèi)長(zhǎng)距離遷徙的重要基礎(chǔ)。詹祥江表示，這也在一定程度上回答了游隼為什么能夠"記住來(lái)時(shí)的路"。
"科學(xué)家知道ADCY8和記憶有關(guān)，但沒(méi)想到它與候鳥(niǎo)遷徙有關(guān)系。"詹祥江解釋?zhuān)@一發(fā)現(xiàn)揭示了鳥(niǎo)類(lèi)長(zhǎng)距離遷徙的遺傳基礎(chǔ)，是全球首次對(duì)這一問(wèn)題深入、有充足證據(jù)的解讀。
保護(hù)好候鳥(niǎo)遷徙之路
未來(lái)全球變暖日益嚴(yán)重的情景下，北極游隼的遷徙路線(xiàn)面臨哪些威脅?
通過(guò)模擬預(yù)測(cè)，研究人員發(fā)現(xiàn)，全球變暖可能會(huì)迫使生活在亞歐大陸的北極游隼面臨兩方面的威脅：一是繁殖地的向北退縮，二是西部種群越冬地的向北擴(kuò)張，進(jìn)而可能會(huì)造成未來(lái)的遷徙策略改變。
"鳥(niǎo)類(lèi)是一個(gè)對(duì)生態(tài)環(huán)境變化很敏感的物種，候鳥(niǎo)尤其如此。"詹祥江表示。團(tuán)隊(duì)的研究說(shuō)明，保護(hù)候鳥(niǎo)不是只關(guān)注數(shù)量，還需要從生態(tài)、行為和遺傳等多方面入手。這提示我們，對(duì)于遷徙鳥(niǎo)類(lèi)的保護(hù)，不僅要保護(hù)好它們的繁殖地和越冬地，同時(shí)也要保護(hù)好遷徙之路。
由于在鳥(niǎo)類(lèi)長(zhǎng)距離遷徙研究方面的貢獻(xiàn)，不久前，這項(xiàng)成果被中國(guó)科協(xié)生命科學(xué)聯(lián)合體評(píng)為2021年度生命科學(xué)十大進(jìn)展。有鳥(niǎo)類(lèi)研究者表示，未來(lái)做遷徙與記憶形成相關(guān)工作，可能都需用到詹祥江團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)的方式，從而打開(kāi)遷徙研究的新視野。
"游隼怎么回家的，我們知道了，但幼鳥(niǎo)第一次如何出門(mén)的，至今仍是迷。"詹祥江表示，鳥(niǎo)類(lèi)遷徙還有很多復(fù)雜的行為值得探究。
文/喻思南
(來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)經(jīng)濟(jì)社會(huì))
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