随着冬天融化成春天,鲜花开始绽放,一些独特的动物也开始改变颜色。 白尾兔是近 20 种会随着季节改变颜色的动物和鸟类之一。这只兔子并非全年都是白色的, 它会随着季节从冬天的白色变为春夏季的棕色。这是一种生存策略,因为在有雪的地区,颜色较深的动物更容易被捕食者发现。
来自美国和葡萄牙的一组研究人员着手研究导致这些色彩季节性变化的基因。他们的研究今天发表在 《科学》杂志上,详细介绍了白尾兔冬季伪装的进化。他们发现,控制这种冬季颜色变化的基因可能是它们在地球变暖、雪量减少的情况下生存的关键。
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“研究团队的几位成员居住和工作在落基山脉,他们与大自然有着紧密的联系,并且亲身经历了我们一年比一年感受到的极端天气和气候强度的变化,”论文的合著者、蒙大拿大学的生态学家/进化生物学家 Jeffrey Good 告诉《流行科学》杂志。
Good 说,十多年前开始这项研究时,一位团队成员发现了一项 1963 年的自然历史研究,该研究描述了科罗拉多州白尾兔种群中更复杂但有趣的连续颜色变化模式。
该研究的首席作者、来自葡萄牙波尔图大学 BIOPOLIS-CIBIO 的进化生物学家 Mafalda Sousa Ferreira 正在攻读博士学位期间进行这项研究,她对此进行了更深入的了解。“这使得我博士项目的一部分有点冒险,”Sousa Ferreira 告诉《流行科学》。“如果那篇论文是正确的,我们就能解释一些非常独特的东西,但如果我们无法采集样本来表征它,我可能不得不重新思考我论文的一部分。”
带着这个半个世纪前的线索,他们利用多年来收集的博物馆标本来表征颜色变化。他们收集的 196 件标本中最古老的一件可以追溯到 1906 年,来源包括丹佛自然科学博物馆和纽约美国自然历史博物馆等多个博物馆。重要的是,他们证实了 1963 年关于白尾兔颜色变化的这项研究。
“看到多年前的描述在眼前成为现实,这真是太令人兴奋了。这个高风险的项目最终获得了成功!” Sousa Ferreira 说。
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在对皮毛颜色变化进行分类后,研究小组随后使用了基因测序,并确定了这些兔子冬季颜色变化主要由三个基因(EDNRB、CORIN 和 ASIP)控制,这些基因控制着黑色素的产生和定位。
“皮毛颜色是由皮肤中的特殊细胞(黑色素细胞)产生的色素决定的。你可以把这些细胞 想象成色素工厂。这些工厂的活跃程度——产生哪种类型的色素(黑色和棕色、红色和黄色)以及产量多少,决定了毛发的颜色,”Good 解释道。
这个过程在哺乳动物中很常见,而且与决定人类头发颜色和 深浅的色素是相同的。白尾兔的毛色可以呈现白色、棕色或介于两者之间的颜色,具体取决于它们从父母那里获得的基因组合。
在确定了冬季 颜色变化、环境和兔子基因之间的关系后,他们将这些结果与关于气候变化导致的 预期积雪减少 的气候预测相结合。
令人惊讶的是,他们发现那些颜色基因变异性更高的兔群,在未来 100 年内应该能够很好地应对 积雪的减少。这些预测表明,冬季呈棕色的白尾兔实际上会扩大其活动范围,甚至可能有助于整个物种免于衰退。
这是一个令人欣慰的好消息,但研究小组仍然警告说,人类造成的威胁(疾病、栖息地丧失等)使这种适应能力受到威胁,并强调了在物种层面进行保护的重要性。
“这些白尾兔及其皮毛颜色表明,了解和保护物种的遗传多样性是同样重要的,尤其是在这个快速变化的世界中,”Good 说。