長距離遷徙，候鳥為什麼不會迷路？科學家揭開謎團
全球1萬多種鳥類中
約1/5是遷徙的候鳥
每年數十億隻候鳥
在繁殖地和越冬地之間遷徙
路線幾乎遍佈全球
候鳥遷徙路線是如何形成的
長距離飛行為何不會迷路
歷時12年
我國科學家主導的一項工作
以北極遊隼為研究物件
揭開了這些秘密
前不久，這項研究入選
2021年度中國生命科學十大進展
記者獨家採訪了主持這一研究的
中國科學院動物研究所研究員詹祥江
聽他講述鳥類遷徙的奧秘
遊隼（圖片來源：HBW Macaulay Library）
鳥類遷徙領域的大問題
候鳥遷徙是為了適應氣候和食物等有規律波動環境，然而直到200年前，人們對鳥類的季節性消失和出現，仍然充滿著神秘的想象。
比如，
在西方，受到“溫血動物有冬眠習性”觀念的影響，一些科學家曾認為，有些鳥類冬季不見了是因為它們在湖底冬眠，要等到來年春天才會醒來。
1822年，人們在德國發現了一隻身上中箭的白鸛，但是這種箭只在非洲某部落才有，為什麼會出現在德國？
原來，歐洲的白鸛在冬天遷往非洲越冬，被箭射中後，帶傷飛回了數千公里外的歐洲。
這被認為是歐洲最早記錄到的鳥類遷徙證據。此後，隨著越來越多的鳥類遷徙證據被發現，“鳥類冬眠”說才被拋棄。
箭矢鸛及白鸛遷徙路線（圖片來源：Zoologische Sammlung der Universitai Rostock）
由於候鳥往往經過一些固定的海岸、山隘口等地點，早期研究者就在固定的地點觀察鳥類遷徙，但這種方式效率低，難以精準獲得鳥類個體的遷徙資訊。
19世紀末，人們開始利用環志追蹤鳥類遷徙。
即每年在繁殖地給出生的幼鳥佩戴腳環，後期透過“回收—報告”來記錄鳥類的“再次被目擊”位置。
利用環志雖然有助於瞭解鳥類遷徙路線，但只能粗略得到鳥類遷徙的起點和某些節點，無法準確全面地刻畫鳥類遷徙路線。
20世紀80年代以來，出現了衛星追蹤技術，
即給動物佩戴一個衛星追蹤器，衛星接收無線電訊號後，將資料傳回地面接收站，從而確定動物在某一時間所處的地理位置。
藉助新手段，人們在瞭解鳥類遷徙時間、方向等方面取得了豐富的成果，
然而鳥類遷徙路線是如何進化的，它們為何能長距離飛行等問題，長期以來依舊困擾科學家。
近些年，雖然科學家試圖從遺傳基礎角度，對這些問題做出解釋，但缺乏有普遍說服力的研究。
中國科學院動物研究所研究員詹祥江團隊所做的工作，正是希望回答這些棘手而重大的問題。
關鍵基因決定鳥類遷徙路線
每年9至10月份，北極的遊隼會遷往南方過冬，第二年4至5月份再返回北極繁殖，單程可達1萬多公里。
一隻佩戴衛星追蹤器的遊隼。來源：Andrew Dixon
歷時12年，詹祥江團隊主導，聯合英國、俄羅斯、德國等多國科研機構，科研人員為56只遊隼佩戴衛星追蹤器。
這些遊隼遍佈北極圈自西向東的主要繁殖地，從而構建出一套北極遊隼遷徙系統。
分析衛星追蹤資料，詹祥江團隊發現，北極遊隼在亞歐大陸主要有5條遷徙路線。
有趣的是，雖然這些遊隼都在北極繁殖，但是不同種群的遷徙距離卻是不一樣的：西部兩群共用一條遷徙路線，遷徙距離較短，平均3600公里；東部四群遷徙距離較長，平均有6400公里。
遊隼是世界上首例被全基因組測序的猛禽鳥類之一。透過進一步分析35只遊隼的基因組學資訊，研究人員發現，遊隼在西部的科拉和科爾古耶夫種群，以及東部的亞馬爾和科雷馬種群分別具有最近共同祖先。同時，
長、短遷徙距離種群的分化，大概在末次冰盛期（2.2萬年）前後。
北極遊隼遷徙路線（圖片來源：Gu et al., 2021）
發現長、短距離種群的分化時間意義重大。
基於遊隼的種群歷史、潛在繁殖地、越冬地重建等結果，研究人員推測：在末次冰盛期到全新世之間的過程中，冰川消退導致的遊隼繁殖地向北退縮以及越冬地變遷，可能是遊隼遷徙路線形成的主要歷史原因。
數千公里漫漫長路中，遊隼如何識別歸途？為什麼有的遷徙距離長，有的距離短？通
過對比分析長、短遷徙種群基因組，研究人員首次發現了一個和記憶能力相關的基因——ADCY8。
這一基因在長距離遷徙遊隼中受到了正選擇，也就是說，
遷徙路線更長的遊隼攜帶ADCY8優勢等位基因，長時記憶可能是鳥類長距離遷徙的重要基礎。
詹祥江表示，這也在一定程度上回答了遊隼為什麼能夠“記住來時的路”。
“科學家知道ADCY8和記憶有關，但沒想到它與候鳥遷徙有關係。”詹祥江解釋，這一發現揭示了鳥類長距離遷徙的遺傳基礎，是
全球首次對這一問題深入、有充足證據的解讀。
保護好候鳥遷徙之路
未來全球變暖日益嚴重的情景下，北極遊隼的遷徙路線面臨哪些威脅？
透過模擬預測，研究人員發現，
全球變暖可能會迫使生活在亞歐大陸的北極遊隼面臨兩方面的威脅：
一是繁殖地的向北退縮，二是西部種群越冬地的向北擴張，進而可能會造成未來的遷徙策略改變。
“鳥類是一個對生態環境變化很敏感的物種，候鳥尤其如此。”詹祥江表示。團隊的研究說明，
保護候鳥不是隻關注數量，還需要從生態、行為和遺傳等多方面入手。
這提示我們，對於遷徙鳥類的保護，不僅要保護好它們的繁殖地和越冬地，同時也要保護好遷徙之路。
由於在鳥類長距離遷徙研究方面的貢獻，不久前，這項成果被中國科協生命科學聯合體評為2021年度生命科學十大進展。有鳥類研究者表示，
未來做遷徙與記憶形成相關工作，可能都需用到詹祥江團隊開創的方式，從而開啟遷徙研究的新視野。
“遊隼怎麼回家的，我們知道了，但
幼鳥第一次如何出門的，至今仍是迷
。”詹祥江表示，鳥類遷徙還有很多複雜的行為值得探究。（喻思南）
