候鸟从北方的北部森林的巢址出发，艰难飞行到温暖的南方气候度冬，可能会因为这一旅程获得更大的遗传多样性，根据密歇根大学的一项研究。
研究人员发现，从美国和加拿大北方的北部森林迁徙到热带过冬的候鸟物种，其遗传多样性大于那些更靠近北方繁殖地点的物种，这些物种要么不迁徙，要么只短途迁徙，例如，到美国南部。
研究人员还发现，远距离迁徙的鸟类不太可能拥有广泛的基因流动，即遗传物质从一个种群转移到另一个种群。其结果突显了遗传多样性与气候变化和人类对鸟类栖息地的影响之间的相互作用，已发表在《自然生态与进化》杂志上。
高遗传多样性意味着一个种群在个体内部和物种种群内拥有广泛的基因变异。遗传多样性可以讲述一个物种的进化历史：它显示出这个物种内部在历史上维持了多少遗传变异与失去的变异。
“远距离迁徙已发展为鸟类非常成功的战略，因为尽管这很困难，并且需要非凡的生理能力，但它使得鸟类能够在北方的冬季于生存率更高的地方度过，”首席作者本杰明·温格（Benjamin Winger）说，他是生态与进化生物学的副教授，也是密歇根大学动物博物馆的鸟类馆长。
“我们的遗传多样性结果可能意味着这些远距离迁徙的鸟类在进化历史上曾拥有更稳定的种群，这很神奇，因为它们正在经历这些非凡而危险的迁徙。”
迁徙、遗传多样性和基因流动
研究人员表示，科学家们已经考虑过迁徙对鸟类种群遗传学的影响很久了。但遗传测序技术的成本——至少在进行这种可能非常相似的基因组比较所需的规模下——是一个障碍。
尽管如此，温格和同事们在15年前开始在北部森林采样鸟类种群进行遗传研究，希望最终完成该研究，同时也使用了包括密歇根大学动物博物馆在内的几个博物馆收藏中的遗传样本。
许多鸟类是密切相关的，但具有不同的迁徙策略，温格说。例如，隐士鸫和斯温森鸫是生活在同一北部地区的紧密相关物种。但隐士鸫在美国南部过冬，而斯温森鸫则在南美过冬。
研究人员首先检查了鸟类的基因组，以研究远距离迁徙对基因流动的影响。首席作者特蕾莎·佩根（Teresa Pegan）表示，这是一项挑战，因为在北部森林中，每种鸟类的种群之间关系非常密切。它们都栖息在北部森林的区域中，这是一种环绕北半球的主要针叶林。
“我们特别设计了这项研究，以观察这一作为一个单一种群运作的广阔区域，这意味着没有障碍存在，”佩根说，现在她是哈佛大学的博士后研究员。“如果一只鸟在安大略省出生，没有什么能阻止它如果愿意的话迁移到曼尼托巴。”
这意味着鸟类种群可能会混合在一起，混合它们的基因组，模糊任何可能使它们独特的遗传模式。研究人员期望发现的任何模式都将是微妙的。
为了揭示这些微小的差异，佩根对35种鸟类进行了1,700个基因组的测序。然后，她设计了一种计算分析方法，使研究人员能够在每个物种内搜索遗传模式。这些遗传模式将帮助研究人员确定鸟类的基因流动，即北部森林中不同种群间的遗传变异移动。
如果候鸟经常穿越大陆繁殖，并与同种其他组群交配，研究人员不会期望看到与空间背景（或鸟类繁殖地）相关的遗传模式。实际上，他们不会期望看到任何明显的遗传模式。
但相反，在一些远距离迁徙物种中，研究人员发现了遗传模式与北部森林内繁殖位置之间的相关性。当来自同一区域的两只鸟比来自数百公里外的鸟更有统计学可能性为近亲时，这些模式就出现了。佩根说，这些明显的模式表明，彼此紧密相关的鸟类在进化过程中保持着空间上的接近。换句话说，迁徙鸟类尽管在冬季迁徙非常远，但每年都会忠实地返回到同一繁殖地点。
研究人员还研究了迁徙对遗传多样性的影响，并未期望发现过大的影响。
“但让我们惊讶的是——当我发现它时，我几乎从椅子上摔了下去——实际上迁徙距离与种群遗传多样性之间存在着非常显著的强关系，”佩根说。
“这个影响如此之强，以至于不同物种个体之间也存在着强关系。例如，如果考虑一个迁徙距离更长物种的个体，那么在这种特定比较中，该鸟在自身基因组内的多样性高于不迁徙或迁徙距离较短的个体。”
人类影响与气候变化
研究人员表示，他们的发现可以为保护努力提供背景信息，帮助这些鸟类在气候变化和人类对其栖息地影响的压力下生存。例如，他们的结果表明，一些鸟类每年返回同一小块森林繁殖。
“加拿大和美国的北部森林经历着相当大的压力，不仅是气候变化，还有资源开采，”温格说。“美国和加拿大的北部森林砍伐比许多人意识到的要严重得多。”
“我们发现一些物种可能拥有很多基因流动，因此它们在繁殖范围内可能会有许多移动。但其他物种每年都返回同一片森林，而这些物种可能对砍伐更加敏感。如果它们回来时巢址已被砍伐，它们可能无法飞到10英里外。”
共同作者包括来自加拿大环境与气候变化部、莱斯布里奇大学、阿尔伯塔皇家博物馆、克利夫兰自然历史博物馆、春岛信托、纽约州博物馆和科罗拉多州大学的研究人员。
