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約翰·詹姆斯·奧杜邦很瞭解鳥類。 作為他對鳥類“狂熱”的一部分，這位法裔美國博物學家試圖調查並用圖紙記錄下北美所有本土鳥類物種。 正是奧杜邦在 1833 年將旅鴿（Ectopistes migratorius） 鑑定為北美大陸數量最多的鳥類，他描述了一群寬達一英里的遷徙鴿群從他頭頂飛過，連續三天遮天蔽日，以此強調了這一點。
事實上，19 世紀初期，旅鴿可能曾是世界上數量最多的鳥類，估計數量至少有 30 億隻，或者至少是如今北美所有種類鳥類總數的1/3。 然而，到 1900 年，野外已無一倖存，1914 年 9 月 1 日，最後一隻名為瑪莎的旅鴿被發現死在辛辛那提動物園的籠子裡。 該物種在人類壽命期間內從數量極其龐大到滅絕。
現在，一項從博物館館藏標本的腳趾墊中提取基因的分析表明，繁榮與衰退週期的趨勢可能已寫入旅鴿的 DNA 中，並促成了該物種的衰落。 “旅鴿很可能經歷劇烈的人口波動，”臺灣師範大學分子生態學家、博士後研究員，以及 6 月 16 日發表在《美國國家科學院院刊》上的分析的主要作者洪志明（Hung Chih-Ming）解釋說。 洪說，旅鴿“並非總是非常豐富”，他最初在明尼蘇達大學鳥類進化生物學家羅伯特·津克（Robert Zink）的實驗室開始研究這種鳥類。
早在 2011 年，洪和他的合著者在明尼蘇達州的餐桌旁聊天。 談話轉向了“人類對野生動物有多麼邪惡”，洪回憶道。 “旅鴿曾經是世界上數量最多的鳥類，但突然間就從地球上完全消失了。” 僅僅是狩獵就足以導致旅鴿滅絕嗎？ 對於早期歐洲定居者來說似乎數不勝數的鳥類，基因學又能揭示其種群規模的什麼資訊呢？
因此，洪和他的同事收集了四份博物館標本，這些標本是在印第安納州、明尼蘇達州和賓夕法尼亞州採集的E. migratorius——三隻顏色鮮豔的雄性標本和一隻顏色暗淡的雌性標本。 三隻雄性標本的腳趾墊產生了旅鴿基因組的長片段（儘管雌性標本的腳趾墊被證明失敗了）。 然後，他們將這些基因序列與仍然常見的家鴿（Columba livia）的基因組進行了比較，並根據這些比較，估計他們捕獲了 旅鴿基因的 57% 到 75%（假設其基因組的大小與其近親大致相同）。 洪和他的同事在談到這項成就時寫道：“據我們所知，這是迄今為止為已滅絕鳥類物種獲得的最長、質量最高的基因組序列。”
有了如此長的 DNA 片段，洪和他的團隊可以評估三個標本中基因 DNA 程式碼序列彼此之間的變異程度。 有了這張遺傳變異圖，科學家們就可以估算出旅鴿曾經的種群規模——通常，小種群的遺傳變異比大種群少，因為它來源於較小的成功繁殖的祖先庫。 透過這種觀察單個基因組上許多基因的變異的技術，來自整個繁殖範圍的少量鳥類可以揭示其同類的近似數量。
就旅鴿而言，洪和他的同事得出結論，繁殖鳥類的數量平均約為 330,000 只，在過去一百萬年的某些時候降至最少 50,000 只。 這些數字與 1880 年估計的至少 30 億隻的數量不符，這表明旅鴿可能是一種生態學家所稱的“爆發”物種，就像蝗蟲一樣，隨著條件的變化而興衰，而不是像智人在過去 200 年裡經歷的那樣，經歷了一次“奇異的人口爆炸”。
這種來自基因學的答案與旅鴿食物（橡子、山毛櫸堅果和其他森林果實）在過去幾千年裡在北美的豐富程度的生態建模非常吻合。 這樣的計算機模擬表明，大約在 21,000 年前，當冰川掩埋了為旅鴿提供食物的樹木時，旅鴿的種群數量急劇下降，然後在大約 6,000 年前反彈到多達 16 億隻。
這種繁榮與衰退的情景也與一些人的觀點相符，即歐洲移民的湧入可能人為地增加了旅鴿的數量，因為他們消滅了與鳥類爭奪堅果和其他森林食物的美國原住民獵人和覓食者。 這個故事是說，這種人口增長將是暫時的，因為大量的鴿群會破壞為鴿子提供食物的森林。 加州大學聖克魯斯分校的古基因組學家貝絲·夏皮羅（Beth Shapiro）指出：“我懷疑，當歐洲人最初抵達北美時觀察到的大量旅鴿群只是曇花一現。” 她沒有參與這項工作，但也正在進行旅鴿基因組測序。 “很難想象這些鳥類如何在長期內維持如此龐大的人口數量。 它們對森林的破壞性太大了！”
畢竟，大量的鴿群就像一場生物風暴，將樹木壓彎，地面上覆蓋著糞便，以及其他影響。 歐洲定居者加劇了這種樹木的破壞，在 19 世紀的過程中砍伐了美國東部大森林。 森林果實丰度的下降趨勢，加上這些人日益增加的狩獵，可能共同引發了旅鴿的迅速滅絕。 洪說：“我認為棲息地的減少肯定減少了它們的種群數量。” 他指出，類似的情況可能解釋了北美其他爆發物種的滅絕，例如美國西部地區的落基山蝗蟲。 “我們的研究表明，自然種群規模變化和人為干擾相結合，共同推動了這種鳥類的迅速滅絕。”
迴歸有可能嗎？
但旅鴿在相對較小的種群規模下持續存在的事實，為將它們帶回來的努力帶來了新的希望——即所謂的“去滅絕”。 夏皮羅指出，“鑑於這種鳥類在冰河時期以相對較小的數量倖存下來，也許我們不需要創造數十億隻才能使其種群可持續發展。”
有志於成為“去滅絕”科學家的本·諾瓦克（Ben Novak）正在透過長時基金會的 Revive & Restore 專案與夏皮羅的實驗室合作領導這項工作。 諾瓦克不相信任何自然過程在鳥類的滅絕中發揮了作用，他預測，如果“去滅絕”的努力獲得成功，“未來的旅鴿將像適應過去變化中的森林一樣，適應我們的森林。” 換句話說，旅鴿不會成為害蟲，不會像其進化歷史中那樣受到橡子和其他果實供應的限制而成為爆發物種。
當然，今天還有其他食物來源，這些食物來源在 19 世紀並不那麼豐富，包括明尼蘇達州、印第安納州和其他旅鴿曾經棲息的地方的廣闊農田。 在美國——也許在國家公園和森林之外——是否有地方讓大量這種鳥類重新自由漫遊？ 如果大量的鴿群破壞了莊稼，有什麼可以阻止農民再次毒殺（或獵殺）這些鳥類以致滅絕呢？ 洪指出，從社會或基因的角度來看，旅鴿的“去滅絕”都不是一件容易的工作。 “這很有趣，但我個人認為，對於保護而言，這不是一個值得采取的步驟。”
無論如何，對於失蹤的旅鴿進行的基因偵查，讓我們看到了希望，博物館抽屜裡可能蘊藏著關於已滅絕和現存物種的豐富遺傳資訊，所有這些資訊都可以從小樣本（如腳趾墊）中獲取。 與此同時，為了使基因復活在旅鴿身上奏效，東部大森林也必須更加充分地恢復。 奧杜邦認為，唯一可能威脅到旅鴿的是其森林家園的消失，而這比這位熱忱的博物學家所能預見的速度還要快。 再加上奧杜邦自己也參與的狩獵——只是由電報和鐵路的出現而變得更加強大的市場獵人——這兩種力量合謀造成了致命的打擊。