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【科學珍聞】帝王蝶基因解密但壯觀遷徙將漸消失

yam蕃薯藤新聞/廖士睿 撰稿 2012.06.07 00:00
  蝴蝶隨季節遷移的行為過程中包含許多令學者所不解的動物行為與生理變化,好比台灣的紫斑蝶遷移研究一樣,至今仍有許多尚未被解開的疑惑。在東北美有一種名為帝王蝶(英文俗名:monarch butterfly;學名:Danaus plexippus (L. 1758))的斑蝶會在秋天飛越1500英哩的路程到達墨西哥地區的火山森林越冬,其數量高達數百萬隻,而在洛磯山西岸的帝王蝶族群則會飛往加州海岸越冬。然而這些昆蟲如何學習記憶這些遷移路線並且不會有所改變,因而造就如此壯觀且神秘的現象呢?   有一個廣受爭論的理論提出是因為東部與西部的帝王蝶有不一樣的遺傳基因,使得這些蝴蝶各自擁有不同的遷移路線。然而由美國埃默里大學(Emory University)的生物學家所進行的分析結果發現,這兩 個族群的基因是混雜在一起的,而研究人員發表在 Molecular Ecology期刊中的文章則推測環境因素可能才是蝴蝶選擇越冬地區的重要因素。Jaap de Roode表示:我們所擁有的資料提供了不同於以往的觀點,因為其指出東部與西部帝王蝶並沒有遺傳上的分化,而這也提供了我們重要的資訊,幫助我們更深入地了解這些生物,並且能保護牠們所飛經的棲地環境。   繁殖期間,帝王蝶只能存活約4個星期,但當牠們開始遷移時就能存活6個月之久。 de Roode說:當白天時間越來越短時,牠們的性器官會不完全發育因而使得他們不再將能量投資在生殖當中,而是利用這些能量飛往搖遠的距離到達較為溫暖的地區以生存,也就是生殖的代價很高,假若不想付出這些代價就能活得更長久。除了帝王蝶以外,一些比較長壽的哺乳動物與鳥的例子當中,較年輕者可能都會學習到一些與遷移有關的行為。然而帝王蝶並沒有學習的行為,但牠們是如何與其祖先一樣能夠旅行數千公里到達同樣的目標呢?這也是研究人員長久以來對於先天能力與後天學習所得到的遷移行為感到著迷之處。   研究人員比較了東部與西部以及夏威夷和紐西蘭沒有遷移行為的帝王蝶的11組標記基因,結果顯示東部與西部的族群具有基因互換的現象,而北美的族群則與夏威夷和紐西蘭的族群有所遺傳差異。de Roode說明:就某種意義來說,這些標記基因就如同蝴蝶的基因指紋一樣,只要查看這些指紋就能知道牠們是屬於北美、夏威夷或是紐西蘭的族群,但是卻沒辦法分辨是北美東部或是西部的族群。研究人員如今加入了新的計畫項目,試圖排序出全球帝王蝶的整個基因序列,找出北美東部或是西部的族群差異所在,除此之外,同時也以標記的方式收集數據來找出北美東部或是西部的族群的不同。   由於在加州海岸越冬的帝王蝶總數只和在墨西哥棲息於一棵大樹越冬的數量相當,所以若是De Roode的理論正確的話,部分在墨西哥越冬的帝王蝶會在春天時飛往西北美而其它則飛往美國東部。   由於帝王蝶遷移沿途的棲地遭受破壞,其壯觀的遷移行為被稱為是一個即將消失的現象。帝王蝶在墨西哥棲息地的樹木是需要受到保護的,de Roode希望他們的研究能夠幫助保護這些蝴蝶的路線,除此之外也要禁止婚禮、紀念日或是其它活動舉辦釋放帝王蝶的行為,而美國農業部也應當限制跨州的蝴蝶運輸現象。   資料來源:Justine I. Lyons, Amanda A. Pierce, Seth M. Barribeau, Eleanore D. Sternberg, Andrew J. Mongue, Jacobus C. De Roode. Lack of genetic differentiation between monarch butterflies with divergent migration destinations. Molecular Ecology, 2012 ↓(影片連結自YouTube)↓

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