团队组装受威胁的北方斑点猫头鹰的基因组

太平洋海岸森林中的标志性魅力猫头鹰不再统治着它，现在科学家们还有另一种理解其衰退的工具。在对北方斑点猫头鹰(Strix occidentalis caurina)的DNA进行测序后，研究人员组装了加利福尼亚科学院首个动物基因组。与加州大学伯克利分校(加州大学伯克利分校)，加州大学旧金山分校(UCSF)，巴黎国家自然历史博物馆和霍华德休斯医学研究所合作，学院科学家们广泛地绘制了鸟类的遗传物质，以便更好地了解这个受到威胁的森林居民正在与入侵其栖息地的非本土猫头鹰互动。研究结果将于本月在基因组生物学和进化论文中发表。

“ 北方斑点猫头鹰很特别，因为它是我们在湾区的后院鸟 - 从加利福尼亚州马林县一直到北不列颠哥伦比亚省，”Jack Dumbacher博士说，他是学院鸟类学和哺乳动物学的策展人。

棕色胸部的白色斑点标志着北方斑点猫头鹰发出两到三声短鸣声，随后是古老森林中数百年历史的树木栖息的更长的hooooo。但站在一英尺半高的地方，这种顶级捕食者现在很少被人看到或听到。这只鸟经历了迅速衰退，自1990年以来一直被联邦政府列为濒危物种法案的威胁。“我们真的看到了一场完美的风暴，其中许多因素使北方斑点猫头鹰的恢复更加复杂，”Dumbacher说。但这场风暴是前所未有的，因此研究人员正在努力追踪它在西方森林中的展现方式。

了解变化的动力动态

在过去的半个世纪里，条纹猫头鹰(Strix varia) - 一个以前在落基山脉以东发现的近亲 - 飞到了现场。以其较大的尺寸和更具侵略性的行为而闻名，禁止的猫头鹰在白色的腹部有垂直的黑色标记，并且咆哮叫鸟类模仿“谁为你做饭?”

禁区和北部的斑点猫头鹰现在具有重叠的地理范围，并相互竞争猎物和繁殖地区。更复杂的是，木材收获减少了两个物种的可用栖息地。禁止猫头鹰是两者中的佼佼者，享受更多样化的饮食，生产更多年轻人，更多时候最终成为超级竞争对手。

“我们想知道禁止猫头鹰的范围扩展将如何在进化中发挥作用，”Zachary Hanna说，他是主要作者和学院附属学生，目前是加州大学伯克利分校脊椎动物博物馆的博士候选人。自20世纪80年代后期以来，科学家们已经注意到了猫头鹰和斑点猫头鹰杂交和孵化杂交后代。“我想我们将来会看到更多的杂交，”汉娜补充道，“所以这些猫头鹰正在作为一个案例研究，研究数百万年来被隔离的物种如何在面对瞬息万变的世界时相互作用“。

湾区猫头鹰成为物种大使

条纹猫头鹰于2003年首次在马林县录制。2005年，受伤的北部斑点猫头鹰被引入加利福尼亚州圣拉斐尔的野生动物康复中心WildCare寻求帮助。女性(后来命名为红杉)被认为不适合释放回野外。她受伤导致吵闹的飞行，她再也无法成功捕猎猎物。

红杉表明没有羽毛或发声表明混合物的迹象，这意味着她是她物种的无可争议的代表。研究小组在红杉的常规物理过程中采集了一小份血样，并提取了足够的DNA，以便清楚地了解她的遗传鉴定。

“我们用来测序红杉DNA的高级遗传技术就像撕碎一本书并用重叠句子将它重新组合在一起，”Dumbacher说。汉纳应用新的测序策略来读取数百万个短遗传区域，并使用功能强大的计算机和组装软件再次编译基因组。

除了Sequoia之外，该团队还对来自美国东部的一只猫头鹰个体进行了测序，作为比较的基准，以便更好地评估杂交频率并跟踪野生杂交后代。研究人员现在拥有进行各种分析的遗传工具，并希望了解禁止猫头鹰之间的杂交可能直接威胁到北方斑点猫头鹰的灭绝。

在夜视下开灯

除了解决关键的保护问题之外，北方斑点猫头鹰基因组的这一具有里程碑意义的组合使科学家们能够更好地了解鸟类夜间视觉的演变。之前的一些研究表明，随着时间的推移，猫头鹰会失去各种颜色感受器。研究小组利用全基因组搜索并确认猫头鹰中确实缺乏负责颜色受体的基因。

Dumbacher说：“就像洞穴蝾螈在黑暗中失去了眼睛一样，猫头鹰似乎也失去了紫罗兰色的视觉效果 - 受鸟类用来看紫光和紫外线。” 但是，令人惊讶的是，遗传分析显示猫头鹰仍然具有区分颜色的能力(尽管它与祖先鸟类相比大大减少了)。事实上，猫头鹰仍然比大多数哺乳动物保留更多的光和颜色敏感度。

该研究小组希望，测序的基因组(可在线获得)将双重地告知鸟类夜视的演变以及北方斑点猫头鹰的更广泛的保护策略 - 确保这种夜间捕食者称为hoot-hoothoot-hooooo在其原生森林中传代来。

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