Empidonax traillii extimus（西南柳树鹟）FWS。来源：维基共享，CC BY 2.0
据科罗拉多州立大学：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——要么是地理上的，要么是基因上的。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而进行的基因适应可能要困难得多。
由科罗拉多州立大学研究人员在《自然气候变化》上领导的一项新研究是首次在基因组水平上记录野生种群气候适应的研究之一。具体来说，西南柳树鹟——一种濒临灭绝的候鸟——已经显示出与对越来越潮湿的环境条件的耐受性相关的遗传变异增加。
大春子·图尔贝克是加州大学生物系的博士后研究员，他领导了这项研究，这项研究在100多年的时间里对柳树鹟的基因组进行了测序，将19世纪晚期博物馆标本的DNA与今天采集的现代样本进行了比较。
研究结果表明，加州圣地亚哥柳树鹟种群中基因变异的增加使它们能够更好地适应变化的气候，这些基因变化早在19世纪晚期就开始了。
基因水平上的气候适应
Turbek假设，随着时间的推移，加州圣地亚哥的气候变得越来越潮湿，这将导致野生种群的基因转移。
“我们使用了来自柳树鹟的200多个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。
“这包括月降水量和月最高气温等数据。一旦我们确定了我们认为与气候适应有关的DNA区域，我们就从我们的历史和现代圣地亚哥样本中提取了这些区域的遗传信息。”
她的工作揭示，从过去到现在，柳树鹟的遗传变异有所增加，柳树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移。
随着时间的推移证明遗传适应性
Turbek是CSU Kristen Ruegg实验室的一员，在rue gg和他的合作者在一个类似的项目上工作了大约10年之后，他开始了这项研究。整个基因组测序所需的技术在2010年代取得了显著进步，使得这项工作在今天成为可能。
Turbek把重点放在了西南柳树鹟上，因为它处于濒危状态。鲁格的初步研究基金会表明，这些鸟已经适应了不同空间的不同气候条件。
“柳树鹟由四个不同的亚种组成，西南部的亚种面临着真正急剧的种群下降，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一亚种并将其从气候导致的灭绝中拯救出来很感兴趣，这是克里斯汀已经证明它在未来可能遭受的事情。”
证明基因适应随着时间的推移要复杂得多。
几十年前的样本通常含有退化的、被污染的或低产的DNA，这就是为什么到目前为止，很难在一定程度上证明遗传适应性。
“博物馆会给我们送来一点脚趾垫的剪报，这些脚趾垫的DNA浓度通常很低，所以很难获得足够的DNA读数来清楚地了解遗传密码是什么样子的，”Turbek说。
经过多年的努力，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，研究人员确定，随着时间的推移，柳树鹟的遗传变异有所增加。
“我们认为，实际上是邻近种群的混合或基因流入种群，帮助恢复了圣地亚哥地区柳树鹟的基因库，”鲁格说。
验证气候变化影响的预测
Turbek和Ruegg很高兴能够验证科学家关于一些物种将如何适应气候变化的预测。
“人类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，”Turbek说。
“因此，我们能够在长达一个世纪的时间范围内记录这种适应程度的事实多少令人鼓舞，因为这些鸟类似乎正在对已经发生的气候变化做出反应。它可以帮助我们更好地预测未来会发生什么，以及物种可能会如何应对。”
