研究人员已经破译了这种反应的遗传基础这是一种珍贵的、被广泛认可的北美鸣禽,它们在体型上的显著差异是不可能的。
此外,这一发现揭示了该物种适应气候变化挑战的能力。
这项研究于2023年11月7日发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上,成功地发现了8种基因变异或DNA突变,这些变异是造成从墨西哥到阿拉斯加的鸣麻雀体型变化近三倍的主要原因。这是通过使用基因组测序完成的。
例如,全年居住在阿留申群岛的歌麻雀的体型比居住在加利福尼亚沿海沼泽的歌麻雀大三倍。
该研究的第一作者、不列颠哥伦比亚大学林学院的博士候选人凯瑟琳·卡贝克(Katherine Carbeck)澄清说,在许多生活在截然不同的气候条件下的物种中,体型表现出可预测的变化,这与“伯格曼法则”(Bergmann’s rule)一致,该法则认为,在较冷的气候条件下,生物往往体型更大,以适应热调节。
卡贝克和她的同事来自康奈尔鸟类学实验室、阿拉斯加大学和瓦希托浸会大学,他们利用全基因组测序的能力,揭开了歌雀的完整基因蓝图,揭开了它隐藏的秘密。
他们仔细分析了全年居住在阿留申群岛的两种数量最多的歌雀亚种的基因样本,以及两种较小的亚种:一种在阿拉斯加繁殖,但在冬天迁徙到更温暖的地方,另一种全年居住在不列颠哥伦比亚省海岸,那里的太平洋保持着相对温和的冬季条件。
他们比较了这些体型较大和较小的亚种,揭示了许多与体重有关的潜在基因。通过对这些候选基因的表征,他们确定了与体重复杂相关的八种不同的遗传变异,与伯格曼法则相一致。
科学家们提出,揭示伯格曼法则的遗传基础,有助于深入了解物种进化史过程中进化、自然选择和气候之间复杂的相互作用。
卡贝克补充说:“我们的研究结果强调了栖息地保护在促进种群间基因持续交流方面的潜在作用——这在面临持续变化时非常重要。”
研究报告的合著者、康奈尔鸟类学实验室的研究助理珍·沃尔什博士补充说:“从基因组的角度来看,识别少数对体型变化有明显重大影响的候选基因真的很有趣。在鸣禽身上看到的巨大的表型多样性表明,它们为识别一系列众所周知的、普遍接受的生态地理规则背后的基因提供了令人兴奋的机会。”
研究报告的合著者、不列颠哥伦比亚省森林与保护科学系教授彼得·阿塞塞博士说,这些发现表明,这些鸟类的未来是有弹性的。
他总结道:“我们的研究结果表明,只要我们保持栖息地条件,促进个体和基因在种群之间的流动,一些(如果不是全部的话)当地适应的歌雀种群可能会继续适应气候变化。”