冒险进入科罗拉多落基山脉的登山者可能会发现中型棕色和粉红色的鸟类在雪地上翻找昆虫和种子。这些高海拔专家是玫瑰雀，这是一种经过进化而能够在北美一些最崎岖的地方生存的鸟类。

研究人员现在开始解开围绕这些独特鸟类的一些谜团，包括使它们能够在高达14，000英尺的高度生存并帮助确定羽毛颜色的遗传基础。

他们的研究结果表明，三种公认的北美玫瑰雀 - 灰冠玫瑰雀，黑玫瑰雀和棕色顶玫瑰雀 - 可能在过去250万年内进化，这在进化方面是一个相对较短的时期。

科学家们在最近发表在《进化》杂志上的一篇新论文中分享了他们工作的更多细节。

“这些结果增加了我们对种群差异和物种形成的看法，”主要作者Erik Funk说，他最近获得了科罗拉多大学博尔德分校的进化生物学博士学位，现在担任圣地亚哥动物园野生动物联盟的国家科学基金会博士后研究员。

了解生物多样性

甚至在查尔斯·达尔文于1859年发表自然选择进化论之前，科学家们就已经思考地球丰富的生物多样性。地球上如何以及为什么有这么多不同类型的生命?这是一个他们还没有完全回答的问题，但由于基因测序的最新进展，研究人员现在有了新的工具来更深入地探索。

作为一名背包客和登山者，Funk在科罗拉多州和加利福尼亚州的山区度过了很多时间，在那里他经常观察到玫瑰色的雀类飞来飞去。但是，尽管它们经常在落基山脉和内华达山脉的高海拔地区栖息和繁殖，但它们也在海平面上繁殖，例如沿着阿拉斯加海岸以及阿留申岛和普里比洛夫岛。

除了这些繁殖习性差异外，鸟类还有不同的羽毛颜色和图案。有些有棕色的身体羽毛，而另一些则有黑色。有些人的头顶或脸颊上有灰色斑块，而另一些则没有。

Funk想知道分析鸟类的基因组是否有助于解释其中的一些差异。

“我们想了解：我们能否确定负责产生玫瑰雀中存在的羽毛颜色差异的遗传区域?”他说。“还有一个关于海拔差异的问题。生活在科罗拉多州的鸟类是否具有一些独特的遗传差异，使它们能够生活在高海拔地区，而生活在海平面的鸟类则没有?”

利用阿拉斯加大学北方博物馆、丹佛自然与科学博物馆的血液和组织样本以及2018年的一项实地研究，风克创建了一个全基因组数据集，涵盖了北美玫瑰雀的全部地理范围和所有不同的可观察特征。在分析数据后，他确定了独特的基因组区域 - 以及可能的特定基因 - 可能在鸟类的特征差异中发挥作用。

例如，他发现有和没有灰色脸颊斑块的鸟类在影响黑色素色素的区域存在遗传差异，黑色素色素为羽毛，头发，皮肤和眼睛赋予颜色。通过比较在高海拔地区繁殖的鸟类和在低海拔地区繁殖的鸟类，他发现一个区域的遗传差异，该区域包含的基因在细胞在不同氧气水平下运作的能力中发挥作用。

他与性状相关的基因都位于鸟类基因组的不同区域，这意味着随着时间的推移，它们可以重新洗牌以形成新的性状组合。这支持了不同的玫瑰雀种群可能在相对较短的时间内进化的理论。

“一般来说，我们认为物种形成需要很长时间 - 大约数百万年，”Funk说。“但是，如果所有这些变异已经存在于玫瑰雀体内，并且基因组能够重新组合这些不同的基因以产生新的性状组合，那么它可能会发生得更快。这是一种很酷的方式来思考不同的特征或特征组合如何能够进化，并可能对种群分化和新物种产生的速度产生影响。

更多的知识，更有效的保护工作

总体而言，这些发现增加了科学家对生物多样性的理解。但除此之外，它们还可能有助于在面对人为引起的气候变化时为保护决策提供信息。

主要生活在科罗拉多州的棕色玫瑰雀正在经历人口下降，因此，科罗拉多公园和野生动物已将它们确定为最需要保护的物种。

为了帮助稳定或增加鸟类的数量，科学家和保护主义者希望尽可能多地了解它们 - 甚至遗传知识也可能有所帮助。

“了解是什么导致了这些不同表型的快速产生，它们是如何相关的以及它们背后的遗传变异，使我们能够更好地了解进化如何迅速产生差异，”该研究的共同作者Scott Taylor说，他是CU Boulder生态学和进化生物学副教授，也是山地研究站的主任。

“也许理解这将有助于我们更好地了解这些人口如何应对人口崩溃或未来环境的变化。