已灭绝的鸟的基因组测序

　　巴赫曼莺(Bachman’s warbler)是一种鸣禽，最后一次出现在北美是近40年前。根据一项新的研究，对博物馆里7个巴赫曼莺标本的全基因组进行了测序，巴赫曼莺是一个独特的物种，而不是它的两个现存姐妹物种的杂交后代。

　　

巴赫曼莺(Bachman’s warbler)是一种鸣禽，最后一次出现在北美是近40年前。根据一项新的研究，对博物馆里7个巴赫曼莺标本的全基因组进行了测序，巴赫曼莺是一个独特的物种，而不是它的两个现存姐妹物种的杂交后代。巴赫曼莺与金翅和蓝翅莺的基因组比较也帮助研究人员确定了一个新的候选基因，该基因与该群体的羽毛色素沉着有关。由宾夕法尼亚州立大学的研究人员领导的一篇描述这项研究的论文强调了博物馆藏品在科学中可以发挥的关键作用，并于2023年6月16日发表在《Current Biology》杂志上。

“巴赫曼莺是北美洲唯一已知最近灭绝的鸣禽，”宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院生物学助理教授、该研究小组的负责人David Toews说。“它是Vermivora属的三个物种之一。我们的实验室研究了这一属的两个现存物种，它们彼此交配，产生杂交后代。”

金翅莺和蓝翅莺产生了一系列的杂交后代，但两种不同类型的杂交后代，每一种都有亲本物种的独特颜色组合，一直是鸟类观察者和鸟类学家关注的焦点。这是因为这两种杂交种被认为是不同的物种，被称为布鲁斯特莺和劳伦斯莺，直到对野生杂交种的仔细研究，以及现在的现代基因分析证实了它们的杂交起源。已经灭绝的巴赫曼莺在颜色上与这些杂交后代中的一种很相似，所以关于巴赫曼莺本身是一个独特的物种还是它也可能是一个杂交物种存在一些问题。

研究小组从博物馆藏品中收集了7只巴赫曼莺的标本，并从它们的脚趾上提取了DNA。然后，他们进行了全基因组测序，将巴赫曼莺的基因组与该属两种现存物种的基因组进行了比较。

“从博物馆标本中提取DNA进行测序从来都不容易，”论文的第一作者Andrew Wood说，他在研究时是托伊斯实验室的研究技术专家，现在是明尼苏达大学的博士后研究员。“这些鸟是在100多年前收集的，没有以任何特殊的方式保存下来，但我们能够提取足够的DNA，获得与现存物种相当的基因组序列。”

金翅莺和蓝翅莺的基因组非常相似，除了决定鸟类羽毛颜色模式的几个区域。相比之下，巴赫曼莺的基因组非常不同，这向研究人员表明，它实际上是一个独特的物种。

Toews说:“我们对巴赫曼莺的基因组只有一个小样本，但通过比较七个样本，我们发现了一个有趣的发现，那就是有很长的‘纯合子’。在基因组的这些区域，两个基因组拷贝——分别来自父母——彼此完全相同，这表明种群可能很小，有很多近亲繁殖。我们在现存物种中看到了类似的模式，所以了解这是否可能导致巴赫曼莺的灭绝，可以帮助我们更好地了解现存种群的健康和保护。”

研究人员还比较了这三个物种的基因组，以寻找在每个谱系中可能进化不同的基因组区域。这些差异可能表明基因组的特定区域是通过自然选择对特定特征或由于另一种进化过程而进化的。有了第三个物种的基因组进行比较，研究人员就可以确定一个区域，该区域包含一个新的候选基因，与莺的色素沉着有关。

Toews说:“我们开始这项研究是因为我们对了解巴赫曼莺的历史和生物学很感兴趣。但我们的研究结果也强调了我们如何利用灭绝物种来了解它们现存的亲戚。在灭绝的过程中，我们失去了很多生物和进化的背景，能够将巴赫曼莺与两个现存的物种进行比较，使我们能够识别出一种我们可能没有发现的基因。环境对理解生物学至关重要。自然历史收藏品使我们能够将新的观察结果放入可能已经从自然界消失的环境中。这推动了发现，使博物馆成为强大的、被低估的工具。”

Genomes of the extinct Bachman’s warbler show high divergence and no evidence of admixture with other extant Vermivora warblers