生物学家记录了濒危鸟类的基因组水平气候适应

随着气候变化，生物必须以两种方式之一适应新的环境条件——地理上或基因上。虽然科学家跟踪和记录一个物种的地理运动相对简单，但证明它们随着时间的推移的遗传适应性可能要困难得多。

科罗拉多州立大学自然气候变化研究人员领导的一项新研究是首批记录野生种群基因组水平气候适应性的研究之一。具体而言，西南柳鹟——一种濒临灭绝的候鸟——表现出与对更湿润和更潮湿环境条件的耐受性相关的遗传变异增加。

科罗拉多州立大学生物系的博士后研究员SheelaTurbek领导了这项研究，对100多年的柳树捕蝇器的基因组进行了测序，比较了来自样本。

研究结果表明，加利福尼亚州圣地亚哥柳鹟种群遗传变异的增加使它们能够更好地适应不断变化的气候，并且这些遗传变化早在1800年代后期就开始了。

基因层面的气候适应

Turbek假设加利福尼亚州圣地亚哥的气候变化，那里的天气条件随着时间的推移变得更加潮湿和潮湿，这将导致野生种群的基因转变。

“我们使用了200多个来自WillowFlycatcher的当代样本来扫描与重要环境变量相关的基因组特定区域的遗传物质，”Turbek说。

“这包括每月降水量和每月最高温度等内容。一旦我们确定了我们认为与气候适应有关的DNA区域，我们就会从我们的历史和现代圣地亚哥样本中提取这些区域的遗传信息。”

她的工作表明，从过去到现在，柳鹟的遗传变异有所增加，并且柳鹟中与湿度和降水相关的遗传区域都朝着与气候适应一致的方向转变。

随着时间的推移证明遗传适应

Turbek是CSU的KristenRuegg实验室的成员，在Ruegg和合作者从事类似项目大约10年之后，他开始了这项研究。对整个基因组进行测序所需的技术在2010年代有了显着进步，使这项工作在今天成为可能。

Turbek专注于西南柳鹟，因为它处于濒危状态。Ruegg的初步研究基础表明，这些鸟类已经适应了跨空间的不同气候条件。

“WillowFlycatcher由四个不同的亚种组成，西南部的亚种种群数量急剧下降，并于1995年被列为联邦濒危物种，”Turbek说。“因此，政府机构对有效管理这个亚种并将其从气候引起的灭绝中拯救出来非常感兴趣，克里斯汀已经证明它可能会在未来受到影响。”

随着时间的推移证明遗传适应性要复杂得多。

几十年前的样本通常含有退化、污染或低产量的DNA，这就是为什么直到现在，都很难在适当的确定程度上证明遗传适应性。

Turbek说：“博物馆会给我们寄来一些脚趾垫上的剪报，这些脚趾垫通常含有非常低的DNA浓度，因此很难获得足够的DNA读数来很好地了解遗传密码是什么样子的。”

经过多年对历史基因组进行测序并将历史结果与现代样本进行比较的努力，研究人员确定WillowFlycatcher的遗传变异随着时间的推移而增加。

“我们认为它实际上是混合或基因从邻近种群流入种群，这有助于恢复圣地亚哥地区柳树捕蝇器的基因库，”Ruegg说。

验证气候变化影响的预测

Turbek和Ruegg很高兴能够验证科学家对某些物种将如何适应气候变化的预测。

“人为引起的气候变化确实对许多物种的繁殖活动产生了巨大影响，它将把许多生物推向灭绝的边缘，”图尔贝克说。

“因此，我们可以在一个世纪的时间范围内记录这种适应量这一事实在某种程度上令人鼓舞，因为这些鸟类似乎正在对已经发生的气候变化量做出反应。它可以帮助我们更好地预测正在发生的事情将来会发生什么，以及物种可能会如何反应。”