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基因決定候鳥飛多遠

每年約有五百億隻候鳥展開季節性遷徙。他們大概一天能飛行500公里,有些距離甚至能跨越兩極。但他們怎麼知道何時何處以及要飛多遠?或許有些答案藏在基因裡,但沒人知道是哪個基因,還有該基因如何作用。現在,鳥類學家鎖定其中一個基因,而且聽起來有點怪-這基因的長度會影響飛行距離。

「如果我們了解遷徙行為的遺傳機制,就更可以回答遷徙是如何及為何演化出來。」加拿大研究鳥類遷徙的Chris Guglielmo說到,「我們或許還可以更了解氣候變遷多短時間內會對遷徙行為造成影響。」

當遷徙的時刻將近,鳥類會將自己養胖,增加肌肉及脂肪;在晚上仍保持高活動量,以調整生物時鐘適合在夜間飛行。

科學家找到長途候鳥的遷徙基因。圖片引用自ScienceNow

自1970年代起,德國的馬克斯普朗克研究所的鳥類學家就開始追蹤歐洲黑頂林鶯(Sylvia atricapilla)。歐洲黑頂林鶯是一種在歐洲常見的鳥類,冬天會往地中海遷徙。部分的黑頂林鶯在最近幾十年間,建立了新的渡冬所。研究人員想了解這改變背後的遺傳機制。

為了要找到遷徙基因,馬克斯普朗克研究所的Jakob Mueller,和西班牙馬德里卡姆魯滕斯大學的Francisco Pulido,研究了六個和鳥類夜間活動量有關的基因。

研究團隊從俄羅斯西部,經過歐洲,南至非洲,共檢測了14個族群。這些族群有不同的遷徙方向。舉例來說,在維德角的族群從未離開家鄉,而在俄羅斯的族群則會遷徙超過3500公里。馬克斯普朗克研究所過去就有採集這些族群的血液樣本,所以核酸分析易如反掌。

Mueller和Pulido發現,ADCYAP1這個基因和行為有些關連。這基因的不同版本,在末端有不同數量的兩鹼基重複;而這長度和鳥在夜間活動量呈現正相關。

Mueller說,夜間的高活動量顯示鳥迫切的想要遷徙。相較於文靜的個體,活動量高的個體,有較長的雙鹼基重複片段。就整個族群來看,傾向留在原本棲所的族群,有較短的基因片段;反之,遷徙的族群有較長的版本。這個基因會轉譯出一種腦內的多肽鏈,而這多肽鏈控制日週律動及能量應用,諸如提高體溫、代謝率及消耗脂肪。諸般現象表示鳥準備遷徙。

然而,瑞典隆德大學的鳥類學家Staffan Bensch卻不認為基因能更直接解釋不同的遷徙行為。而Guglielmo認為這個結果顯著,是初步支持的證據。

Mueller認為,ADCYAP1不會是唯一的調控因子,它只對遷徙行為佔了3%的決定性。基因無法告訴我們完整的故事,環境因子也會影響遷徙。顯然,我們對遷徙的基因研究只是剛起飛而已。

資料來源:ScienceNow 15 February 2011

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關於作者

Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。