从时钟基因到适应性：光污染梯度下分子与行为节律、亲代行为及繁殖成功率的关联研究

推荐 为解决人工夜间光照（ALAN）对野生动物节律性机制的干扰问题，研究人员以家麻雀为对象，监测其活动模式、时钟基因表达及繁殖表现。结果表明，ALAN强度增加导致活动时间延长、亲代抚育减少及后代体重下降，且Bmal1基因表达与行为节律显著相关。该研究为制定光污染管控政策提供了科学依据。

　　

论文解读
随着全球城市化进程加速，人工夜间光照（Artificial Light at Night, ALAN）已成为威胁野生动物健康的重要因素。这种非自然光照通过干扰昼夜节律，影响生物钟基因调控，进而改变动物的行为模式与生理状态。然而，现有研究多集中于实验室条件下的短期暴露效应，缺乏对野外自由生活个体在长期光污染梯度下的系统性评估。为此，美国内华达大学雷诺分校的研究团队以广泛分布于城市与乡村的家麻雀（Passer domesticus）为模型，通过整合分子、行为及生态学数据，揭示了ALAN对野生动物适应性影响的潜在机制。

该研究选取内华达州里诺市周边三个不同ALAN强度的栖息地（5、10、25 lux），连续监测家麻雀的活动节律、时钟基因表达及繁殖行为。结果显示，高ALAN暴露显著延长了鸟类的日间活动窗口期，夜间活动频率增加，且活动起始时间随光照强度提前。尽管下丘脑中的Cry1、Per2和Per3基因表达未呈现显著差异，但Bmal1的表达相位在10 lux和25 lux组较5 lux组显著提前。此外，Bmal1表达水平与活动起始时间呈强相关性，表明其可能是调控节律行为的关键分子靶点。

在繁殖表现方面，暴露于高ALAN环境的亲代麻雀喂食频率降低，后代离巢体重显著减轻。尽管部分研究认为ALAN可能通过提前繁殖周期间接提升繁殖成功率，但本研究未发现ALAN对繁殖输出的直接促进效应，反而提示其可能通过干扰亲代行为间接损害后代生存适应性。

研究采用高通量测序技术分析下丘脑时钟基因表达，并结合红外传感器监测个体活动节律。样本采集自内华达大学雷诺分校实验农场及周边城市区域，确保涵盖低、中、高强度ALAN梯度。

结论显示，ALAN对野生动物健康的影响具有剂量依赖性。Bmal1基因表达的相位变化可能是光污染干扰昼夜节律的核心机制，其通过调控活动节律进一步影响繁殖适应性。研究强调，将夜间光照强度控制在5 lux以下可能有效缓解光污染对野生动物的负面影响。该发现为城市规划中的光污染防治提供了理论依据，并为未来研究ALAN对其他物种的长期效应奠定了方法学基础。

值得注意的是，尽管本研究未发现Cry1、Per2和Per3基因表达的显著差异，但其潜在作用仍需结合更大样本量和多物种比较进一步验证。此外，研究结果提示需重新评估城市光污染对生物多样性的累积效应，特别是在全球城市化加速背景下，保护野生动物昼夜节律的完整性已成为生态学与公共健康交叉领域的重要议题。