世界上每年有數(shù)十億只候鳥在繁殖地和越冬地之間遷徙，其遷徙路線幾乎遍布全球。它們遷徙路線形成的原因是什么、遷徙距離受何因素影響等科學問題，一直以來備受學界關(guān)注。
中國科學院動物研究所詹祥江實驗室團隊通過整合多年衛(wèi)星追蹤數(shù)據(jù)和種群基因組信息，建立一套北極游隼遷徙系統(tǒng)，揭秘了其遷徙路線的主要形成原因和長距離遷徙關(guān)鍵基因。由中國科學家領(lǐng)銜最新完成的這項鳥類遷徙研究重要成果論文，北京時間3月4日凌晨在國際頂級學術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
研究團隊介紹說，游隼是世界上飛行速度最快的動物之一，最高俯沖速度接近390公里每小時，它也是地球上最成功的頂級捕食者之一，廣泛分布在除南極洲之外的全球六大洲。本項研究中，科研人員歷時6年，在北極圈自西向東的游隼主要繁殖地(科拉半島、科爾古耶夫島、亞馬爾半島、泰梅爾半島、勒拿河、科雷馬河)為56只游隼佩戴衛(wèi)星追蹤器，構(gòu)建出一套北極游隼遷徙系統(tǒng)。衛(wèi)星追蹤發(fā)現(xiàn)這些北極游隼主要使用5條遷徙路線，在種群和個體水平上具有非常高的遷徙連接度和重復性。而且，這些種群的遷徙距離顯著不同：西部兩群短距離遷徙(平均3600公里)，東部四群長距離遷徙(平均6400公里)。
研究團隊對其中4個地區(qū)35只游隼的種群基因組學分析顯示，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。基于該研究中開發(fā)的全基因組模型，估計長/短距離種群的分化時間大概在末次冰盛期(約2萬至3萬年前)前后。種群動態(tài)推斷及潛在繁殖、越冬地重建結(jié)果顯示，在末次冰盛期到全新世的轉(zhuǎn)換過程中，因冰川消退而帶動的繁殖地向北退縮以及越冬地變遷可能是游隼遷徙路線形成的主要歷史原因。
對于當前的遷徙路線而言，研究人員發(fā)現(xiàn)不同路線之間的環(huán)境異質(zhì)性很強，環(huán)境巨變區(qū)域與遷徙路線邊界高度吻合，并且路線之間的差異與選擇性遺傳分化的相關(guān)程度明顯大于中性遺傳分化，說明環(huán)境的差異以及相關(guān)的本地適應在維持當前遷徙路線中發(fā)揮著重要作用。
進一步通過對距離長短遷徙種群基因組的對比分析，研究人員首次發(fā)現(xiàn)一個和記憶能力相關(guān)的基因ADCY8在長距離遷徙種群中受到正選擇，實驗證明長、短遷徙種群主要基因型存在功能差異，揭示了長時記憶可能是鳥類長距離遷徙的重要基礎。
研究人員還通過模擬預測提醒說，在未來全球變暖日益嚴重的情境下，亞歐大陸西部的北極游隼種群可能會面對兩方面的威脅：遷徙策略的改變和主要繁殖地的退縮。
據(jù)了解，這項最新研究由中科院動物研究所主導，中科院生物物理研究所、英國卡迪夫大學、俄羅斯科學院烏拉爾分院、德國馬普動物行為研究所等參與合作完成。
該研究首次全面結(jié)合遙感衛(wèi)星追蹤、基因組學、神經(jīng)生物學等多種新型研究手段，通過多學科的整合分析，從行為、進化、遺傳、生態(tài)及全球氣候變化等多個維度，闡明北極鳥類遷徙路線過去形成歷史、當前維持機制以及未來變化趨勢，并發(fā)現(xiàn)鳥類長距離遷徙的關(guān)鍵基因，展現(xiàn)學科交叉型的創(chuàng)新性研究在遷徙鳥類保護中的重要作用。(完)