Migration is the regular seasonal movement of animals from one place to another, often from a breeding site to a nonbreeding site and back. Because the act of migration makes it difficult to follow individuals and populations year round, our understanding of the ecology and evolution of migrating organisms, particularly birds, has been severely impeded. Exciting new advances in satellite telemetry, genetic analyses and stable isotope chemistry are now making it possible to determine the population and geographical origin of individual birds. Here, we review these new approaches and consider the relevance of understanding migratory connectivity to ecological, evolutionary and conservation issues.

Many bird species host several lineages of apicomplexan blood parasites (Protista spp., Haemosporida spp.), some of which are shared across different host species. To understand such complex systems, it is essential to consider the fact that different lineages, species, and families of parasites can occur in the same population, as well as in the same individual bird, and that these parasites may compete or interact with each other. In this study, we present a new polymerase chain reaction (PCR) protocol that, for the first time, enables simultaneous typing of species from the 3 most common avian blood parasite genera (Haemoproteus, Plasmodium, and Leucocytozoon). By combining the high detection rate of a nested PCR with another PCR step to separate species of Plasmodium and Haemoproteus from Leucocytozoon, this procedure provides an easy, rapid, and accurate method to separate and investigate these parasites within a blood sample. We have applied this method to bird species with known infections of Leucocytozoon spp., Plasmodium spp., and Haemoproteus spp. To obtain a higher number of parasite lineages and to test the repeatability of the method, we also applied it to blood samples from bluethroats (Luscinia svecica), for which we had no prior knowledge regarding the blood parasite infections. Although only a small number of different bird species were investigated (6 passerine species), we found 22 different parasite species lineages (4 Haemoproteus, 8 Plasmodium, and 10 Leucocytozoon).

Abstract Research in avian blood parasites has seen a remarkable increase since the introduction of polymerase chain reaction‐based methods for parasite identification. New data are revealing complex multihost–multiparasite systems which are difficult to understand without good knowledge of the host range and geographical distribution of the parasite lineages. However, such information is currently difficult to obtain from the literature, or from general repositories such as GenBank, mainly because (i) different research groups use different parasite lineage names, (ii) GenBank entries frequently refer only to the first host and locality at which each parasite was sampled, and (iii) different researchers use different gene fragments to identify parasite lineages. We propose a unified database of avian blood parasites of the genera Plasmodium, Haemoproteus and Leucocytozoon identified by a partial region of their cytochrome b sequences. The database uses a standardized nomenclature to remove synonymy, and concentrates all available information about each parasite in a public reference site, thereby facilitating access to all researchers. Initial data include a list of host species and localities, as well as genetic markers that can be used for phylogenetical analyses. The database is free to download and will be regularly updated by the authors. Prior to publication of new lineages, we encourage researchers to assign names to match the existing database. We anticipate that the value of the database as a source for determining host range and geographical distribution of the parasites will grow with its size and substantially enhance the understanding of this remarkably diverse group of parasites.

A fragment of the mitochondrial cytochrome b gene of avian malaria (genera Haemoproteus and Plasmodium) was amplified from blood samples of 12 species of passerine birds from the genera Acrocephalus, Phylloscopus and Parus. By sequencing 478 nucleotides of the obtained fragments, we found 17 different mitochondrial haplotypes of Haemoproteus or Plasmodium among the 12 bird species investigated. Only one out of the 17 haplotypes was found in more than one host species, this exception being a haplotype detected in both blue tits (Parus caeruleus) and great tits (Parus major). The phylogenetic tree which was constructed grouped the sequences into two clades, most probably representing Haemoproteus and Plasmodium, respectively. We found two to four different parasite mitochondrial DNA (mtDNA) haplotypes in four bird species. The phylogenetic tree obtained from the mtDNA of the parasites matched the phylogenetic tree of the bird hosts poorly. For example, the two tit species and the willow warbler (Phylloscopus trochilus) carried parasites differing by only 0.6%sequence divergence, suggesting that Haemoproteus shift both between species within the same genus and also between species in different families. Hence, host shifts seem to have occurred repeatedly in this parasite-host system. We discuss this in terms of the possible evolutionary consequences for these bird species.

Recently, several polymerase chain reaction (PCR)-based methods for detection and genetic identification of haemosporidian parasites in avian blood have been developed. Most of these have considerably higher sensitivity compared with traditional microscope-based examinations of blood smears. These new methods have already had a strong impact on several aspects of research on avian blood parasites. In this study, we present a new nested PCR approach, building on a previously published PCR method, which has significantly improved performance. We compare the new method with some existing assays and show, by sequence-based data, that the higher detection rate is mainly due to superior detection of Plasmodium spp. infections, which often are of low intensity and, therefore, hard to detect with other methods.

Chronic malaria shortens telomeres Chronic infections are assumed to cause little damage to the host, but is this true? Migrant birds can pick up various species of malaria parasite while overwintering in the tropics. After initial acute malaria, migrant great reed warblers, which nest in Sweden and overwinter in Africa, are asymptomatically infected for life. Asghar et al. discovered that these cryptically infected birds laid fewer eggs and were less successful at rearing healthy offspring than uninfected birds. Furthermore, infected birds had significantly shorter telomeres (the protective caps on the ends of chromosomes) and produced chicks with shortened telomeres. Science , this issue p. 436

Abstract We studied the phylogeny of avian haemosporidian parasites, Haemoproteus and Plasmodium , in a number of African resident and European migratory songbird species sampled during spring and autumn in northern Nigeria. The phylogeny of the parasites was constructed through sequencing part of their mitochondrial cytochrome b gene. We found eight parasite lineages, five Haemoproteus and three Plasmodium , infecting multiple host species. Thus, 44% of the 18 haemospiridian lineages found in this study were detected in more than one host species, indicating that host sharing is a more common feature than previously thought. Furthermore, one of the Plasmodium lineages infected species from different host families, Sylviidae and Ploceidae, expressing exceptionally large host range. We mapped transmission events, e.g. the occurrence of the parasite lineages in resident bird species in Europe or Africa, onto a phylogenetic tree. This yielded three clades, two Plasmodium and one Haemoproteus , in which transmission seems to occur solely in Africa. One Plasmodium clade showed European transmission, whereas the remaining two Haemoproteus clades contained mixes of lineages of African, European or unknown transmission. The mix of areas of transmission in several branches of the phylogenetic tree suggests that transmission of haemosporidian parasites to songbirds has arisen repeatedly in Africa and Europe. Blood parasites could be viewed as a cost of migration, as migratory species in several cases were infected with parasite lineages from African resident species. This cost of migration could have considerable impact on the evolution of migration and patterns of winter distribution in migrating birds.

We compared information obtained by both microscopy and nested mitochondrial cytochrome b PCR in determining prevalence of haemosporidian infections in naturally infected birds. Blood samples from 472 birds of 11 species belonging to 7 families and 4 orders were collected in Europe, Africa, and North America. Skilled investigators investigated them using the PCR-based screening and microscopic examination of stained blood films. The overall prevalence of haemosporidian infections, which was determined by combining results of both these methods, was 60%. Both methods slightly underestimated the overall prevalence of infection, which was 54.2% after the PCR diagnostics and 53.6% after microscopic examination. Importantly, both these tools showed similar prevalence for Haemoproteus spp. (21% by PCR and 22% by microscopy), Plasmodium spp. (17% and 22%), and Leucocytozoon spp. (30% and 25%), verifying that microscopy is a reliable tool in determining patterns of distribution of blood haemosporidian parasites in naturally infected birds. We encourage using optical microscopy in studies of blood parasites in parallel to the now widely employed molecular methods. Microscopy is unlikely to result in false positives, which is a major concern in large-scale PCR studies. Moreover, it is relatively inexpensive and provides valuable information regarding the ways in which molecular methods can be further improved and most effectively applied, especially in the field studies of parasites. Importantly, blood films, which are used for microscopic examination, should be of good quality; they should be examined properly by skilled investigators. In spite of the substantial time investments associated with microscopy, such examination provides opportunities for simultaneous determination and verification of taxonomically different parasites. Presently, different PCR protocols must be used for the detection of parasites belonging to different genera; this is expensive and time consuming.

Invasive species can displace natives, and thus identifying the traits that make aliens successful is crucial for predicting and preventing biodiversity loss. Pathogens may play an important role in the invasive process, facilitating colonization of their hosts in new continents and islands. According to the Novel Weapon Hypothesis, colonizers may out-compete local native species by bringing with them novel pathogens to which native species are not adapted. In contrast, the Enemy Release Hypothesis suggests that flourishing colonizers are successful because they have left their pathogens behind. To assess the role of avian malaria and related haemosporidian parasites in the global spread of a common invasive bird, we examined the prevalence and genetic diversity of haemosporidian parasites (order Haemosporida, genera Plasmodium and Haemoproteus) infecting house sparrows (Passer domesticus). We sampled house sparrows (N = 1820) from 58 locations on 6 continents. All the samples were tested using PCR-based methods; blood films from the PCR-positive birds were examined microscopically to identify parasite species. The results show that haemosporidian parasites in the house sparrows' native range are replaced by species from local host-generalist parasite fauna in the alien environments of North and South America. Furthermore, sparrows in colonized regions displayed a lower diversity and prevalence of parasite infections. Because the house sparrow lost its native parasites when colonizing the American continents, the release from these natural enemies may have facilitated its invasion in the last two centuries. Our findings therefore reject the Novel Weapon Hypothesis and are concordant with the Enemy Release Hypothesis.