游隼的迁徙能力可能蕴藏在它的DNA中

基因似乎帮助了世界上分布最广的猛禽每年飞行数千英里。
peregrine falcon perched on a rock
一只游隼。Pixabay

游隼最出名的是地球上速度最快的动物,但它还有第二个殊荣:它是分布最广的猛禽。游隼生活在除南极洲以外的所有大陆上,从巴布亚新几内亚到西南部沙漠,再到芝加哥的摩天大楼,它们都安家落户。

其中一些种群在高纬度的北极苔原繁殖,个体游隼飞行数千英里,横跨多个大陆,在北极河流沿岸的悬崖边筑巢。

今天发表在《自然》杂志上的新研究,揭示了那些迁徙距离最远的鸟类究竟是如何在如此长的距离上导航的。根据它们的分析,这可能与长时记忆的基因有关。飞得最远的鸟可能非常擅长记住它们要去的地方。

作者、威尔士卡迪夫大学的保护生物学家迈克尔·布鲁福德解释说,大多数关于长距离迁徙的解释都倾向于关注身体特征,比如感知磁场的能力。“我认为人们没有想到记忆会如此重要,”他说。这也是他的团队从一开始就怀疑的。

这项研究源于一个多年标记和追踪个体游隼的过程,这些游隼独自进行长达一个月的旅行。但当科学家们绘制出这些鸟类的习性图时,很明显它们聚集在五条不同的迁徙路线上:一条从欧洲到欧洲北极,一条从中北非和地中海到俄罗斯中部,一条从印度次大陆到西伯利亚,还有两条经东亚到俄罗斯东北部。

沿着东亚迁徙的鸟类,包括几只到达印度尼西亚的个体,进行了更长的旅程。有些鸟每次迁徙的距离长达 7000 英里。

一个非常关键的基因 ADCY8 在长距离迁徙者和它们的同类之间存在很大差异。“这个基因不是普通的‘管家基因’,”布鲁福德说。“它已经被证明与长时记忆有关。”

先前的研究表明,ADCY8 在小鼠和大鼠随着时间推移解决迷宫的能力方面起着作用,而且该基因“似乎在所有脊椎动物中都普遍存在,”布鲁福德说,这表明它在我们生物学中扮演着某种基础性的角色。

先前的研究也发现在至少一个吞咽鸦(Swainson’s thrushes)种群中,迁徙模式与不同的基因有关。但研究并未清楚地表明这些基因如何改变行为。

ADCY8 已被证实与认知能力有关,这一事实加强了它有助于游隼迁徙的论点。布鲁福德说,游隼本身也以记忆力和视力好而闻名,所以它们可能利用这些工具进行导航是有道理的。“它们似乎能够非常精确地区分地形和土地利用,这可能是因为它们非常依赖中等大小的鸟类作为猎物,而这些鸟类的数量与栖息地的关联对它们来说尤为重要。”

但是,布鲁福德警告说,“记忆可能无法解释这一切,”尽管其他的导航工具仍然未知。

他说,迁徙路线绘制的另一个关键发现与种群能否适应气候变化有关。许多筑巢地正在迅速变暖,欧洲游隼繁殖的温度带可能在几十年内移出到北冰洋。到 2070 年,这些迁徙鸟类的种群可能会消失。

与此同时,向东迁徙的长距离迁徙者需要向北走得更远才能找到那个“最佳点”,其中一些可能完全停止迁徙。“如果你是迁徙到中国的那个种群,”布鲁福德说,“你可以想象沿途可能会发生非常巨大的变化,而鸟类依靠记忆来到达越冬地的线索可能会丢失。”

布鲁福德说,从种群水平来看,这不一定令人担忧。“游隼在适应城市环境中做得相当好,”而且自 DDT 等某些杀虫剂被禁用以来,它们的种群数量已有所反弹。

但这只是许多迁徙到北极繁殖的物种之一。鹬、猫头鹰、潜鸟和鹅都进行着较短距离的迁徙。布鲁福德说,许多这些物种面临高风险,因为它们“在其繁殖地受到威胁,或在其觅食地受到威胁,而且它们之间也常常受到威胁。”游隼迁徙者的命运不仅仅关乎游隼——它为所有这些鸟类提供了一个模型。

 

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Philip Kiefer

特约撰稿人

Philip Kiefer是《Popular Science》的特约撰稿人。他于2021年开始作为自由撰稿人加入科学部门,同年晚些时候正式成为团队一员。他曾报道过COVID变种的演变、食腐蜜蜂以及史前藻类爆发。


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