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黑面琵鷺基因組首次解碼 遺傳多樣性足 棲地保護才是正解
環境資訊中心特約記者 廖靜蕙報導
節氣到了驚蟄之際，來台度冬的黑面琵鷺，累積足夠的能量、換上亮麗繁殖羽，準備離開蟄居一個冬季的棲地，往北飛回夏季繁殖棲地。就在此時，特生中心與台師大組成的研究團隊率先全球，正式宣布完成黑面琵鷺全基因定序，解開黑琵遺傳多樣性之謎。
農委會特有生物研究保育中心與台灣師範大學生命科學專業學院，7日聯合召開記者會，發布這項經過兩年合作整理分析、全球首度黑面琵鷺基因組完整定序訊息。結果顯示：歷經1990年代族群數瓶頸效應之後，全球積極保育行動，促使族群擴展、遺傳多樣性恢復豐度；而棲地多樣性、經營管理是未來發展的重點。
找出多遺傳多樣性現況 解答族群適應的潛能
世界自然保護聯盟（IUCN）瀕危物種紅皮書中，列為瀕危（CR）的黑面琵鷺，每年10月至隔年4月，約有6成的族群來台度冬，西南沿海淺灘濕地是其重要的度冬棲地，魚塭收成後的淺池，也常有黑琵造訪覓食的足跡；牠們是這些棲地的居民。
1990年代，全球黑琵族群數一度下降到300隻以下，讓全球保育組織意識到需協力保護這個物種。無論是繁殖棲地或度冬棲地所在地，經過多年來的努力，雖族群數大幅提升，直至去年全球黑琵普查，族群數仍不足4000隻。今年全球普查結果尚未公布，可喜的是，台灣度冬族群數比前一年多了500隻，直逼2600隻。
不過，1990年代的瓶頸事件是否造成近親交配，導致黑面琵鷺喪失大量的遺傳變異？最新研究指出，「遺傳多樣性和族群數有相對關係，族群數越大越穩定，遺傳多樣性相對豐富多元，適應環境的能力就越強。」因此，研究團隊試著從黑琵的基因序列中尋找答案。
「瓶頸效應就好必一罐醬油，平底較寬，瓶口較小；一個族群數從數量較大的瓶底，例如從1萬隻到300隻，300隻明顯是瓶頸，由此說明族群大量的衰退。」特生中心高海拔試驗站主任姚正得表示，全基因組定序技術雖已發展成熟，仍須仰賴好的樣本，只是瀕危物種的研究材料取得相當不易。
特生中心野生動物急救站此時發揮了重要功能。2015年冬天在台灣南部救傷的雄性黑琵個體，依據當時檢查血液時所獲得高品質的DNA樣本，並針對10隻在2002年因肉毒桿菌中毒而傷亡的黑面琵鷺個體取得黑面琵鷺樣本，進行全基因組重定序。
即使如此，仍需針對龐大的訊息進行分析，研究團隊即花了兩年的時間進行基因組定序，從基因片段的總長看，約11.9億個鹼基對（組成基因最基本的分子）、完成基因組中約1萬2774個基因。姚正得說，從鳥類的共同基因來看，黑琵分析出的總數是相當完整，成為後續分析的基礎。
近親皇家琵鷺提供比較資訊 遺傳差異度不大
完成定序後，如何得知其遺傳多樣性？李壽先說，棲地位於澳洲、紐西蘭、新幾內亞的「皇家琵鷺」（P. regia），是黑琵的近親，而且族群數量大，約10萬隻，長久來處於穩定的狀態，是絕佳的比照對象。
基因組的變異程度可用來推估過去歷史的有效族群量；從相關研究如游隼、黑猩猩、紅毛猩猩、熊等所進行的推估，有效族群通常只占實際族群的1/10。
研究團隊從最後一次冰河期結束（約1萬8000年前），進行比較。姚正得解釋，冰河期造成大多數物種族群萎縮，冰河期結束後，每種物種族群發展則有差異，皇家琵鷺的族群數呈現微幅上揚，而黑面琵鷺則相反。透過推估，黑面琵鷺冰河期後族群數約有6萬隻左右，即使在瓶頸效應發生前，黑面琵鷺也應有1萬隻規模。
儘管族群數這幾年來有長足的進展，仍有必要了解遺傳多樣性是否足夠。基因多樣性是否具有未來發展的潛能，尤其黑琵近代曾落入族群瓶頸，更須了解是否因近親交配窄化基因多樣性。
透過近親交配的因子長度比對，黑面琵鷺呈現的情況雖較皇家琵鷺顯著，瓶頸效應確實對黑琵造成影響，但是近親交配的程度，也隨著族群數量的回升逐漸緩解。姚正得解釋，在一個很緊迫的時間造成的近親交配，會隨著族群數增加而降低影響。
研究團隊進一步與皇琵進行遺傳多樣性比較，結果顯示旗鼓相當；表示瓶頸效應對黑琵遺傳多樣性的影響相當有限。
姚正得對此總結說，從冰河時期結束，黑琵的族群數量就不斷下降，加上戰爭、化學藥劑的使用等人為因素，更加劇瓶頸效應，短暫的瓶頸效應曾導致黑面琵鷺近親交配，但也隨著這30年的努力，族群上升，近親交配的影響逐漸緩解中。
棲地保護及復育 黑琵最佳禮物
這個訊息顯示，30年來保育的方向，讓族群數壯大是正確的發展；瓶頸效應並未造成遺傳基因丟失的現象。研究團隊認為黑面琵鷺仍具有環境適應的潛能；另一方面，台灣要恢復黑琵族群數到瓶頸效應之前，仍有一段努力空間，而關鍵就是度冬棲地保育上，須善盡保育的責任，避免族群劇烈的下降。
儘管今年全球黑面琵鷺普查尚未公布，但台灣普查數據已經出爐。過去一想到黑面琵鷺就連結到曾文溪口、四草等棲地，如今已被布袋鹽田濕地取代，尤其四草的數量明顯下降；另外，無論七股或布袋鹽田，都因光電開發用地甚窘，未來是否能安然棲息仍充滿變數。
黑琵來台度冬族群數量再添500隻，一則以喜，但棲地環境沒有準備好，卻令人憂心。高屏溪口雖然有十幾隻黑面琵鷺穩定的族群，近日引發度冬水鳥集體暴斃，顯示棲息環境品質惡劣。
姚正得認為，黑面琵鷺會自己找棲地，增加棲地多樣性和範圍有助於族群健康。此外，對於既有的保護區、國家公園、國家重要濕地等，透過經營管理，增加黑面琵鷺的負載量，是黑琵保育契機。
這項研究凸顯了，維繫生物多樣性的關鍵，從基因多樣性到物種多樣性，最後端賴多樣性的棲息環境。特生中心主任楊嘉棟說，黑面琵鷺是全球關注的物種，超過一半的族群每年選擇到台灣度冬，牠的基因組定序台灣當仁不讓。這份認知與使命，促使台灣拔得頭籌，為全球瀕絕物種指引保育方向。
黑面琵鷺近五年來在台灣過冬的數量趨勢仍持續成長中，他邀請民眾共同支持棲地改善與維護，一起推動增加棲息環境，用積極的保育行動，善待這群冬天的居民。
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