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[科技] 重大突破!我国科学家揭开鸟类辐射演化之谜,解决学界百年争议

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英俊的胖子 发表于 2024-4-2 16:32:22 | 显示全部楼层
 
火烈鸟因双腿修长、身姿文雅而著名,但它的分类一向是困扰科学界的困难。“红鹳”,是它们的学名,持久以来它被归入“鹳形目”,但科学家经过全基因组序列比对方式,发现火烈鸟的祖先在6740万年前就与“鹳家属”各奔前程,走上了分歧的进化门路。真正与火烈鸟亲缘关系较近的,竟是一群“短腿鸟”——䴙䴘(pì tī)。
严重冲破!我国科学家揭开鸟类辐射演变之谜,处理学界百年争议 第1张图片


△美洲红鹳(陈星绘)
万种鸟类基因组计划(项目简称:B10K)正在构建一切现生约10500种鸟类的基因组图谱,从全基因组水平构建一切现生鸟类物种的生命之树。4月2日,以我国科学家为主导的B10K公布了第二阶段的关于鸟类生命之树的研讨功效。
△奇迹鸟类职位的重新建立表示图。左图为新的系统发育关系,右图为以往的系统发育关系,虚线与色块线条暗示新旧系统发育关系的之间的变化(Josefin Stiller 和 陈光霁绘)
为鸟类“续家谱”,处理困扰学界百年的争议
分类,一向是生物学范畴最具争议的话题,也是研讨生物的根基方式。曩昔,科学家曾用形状、结构、习性等对生物停止分类。但“量才录用”的分类方式,能够会乱点鸳鸯谱。分歧祖先的生物,由于类似的生活方式、情况,它们的形状特征也能够朝着同一偏向改变。
是以,化石遗存是研讨生物演变、分类的重要证据。但鸟类较为特别,鸟的骨骼结构轻薄且中空,它们化石比其他脊椎动物化石更难保存下来,而且大量的鸟类化石都是出现在古近纪以后出现,给早期新鸟类的演变研讨形成比力多的困难。
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△科阶元基因组揭露鸟类演变复杂性(Jon Fjeldså、Josefin Stiller 和 陈光霁绘)
4月2日,浙江大门生命演变研讨中心张国捷教授团队在国际著名学术期刊《自然》(Nature)公布最新研讨功效,团队重建了现生鸟类演变的生命之树,厘清了现生鸟类各类群之间的关系,提出了新的分类计划,处理了鸟类类群关系长达一个多世纪的争议。该研讨以2020年团队在Nature公布的363种鸟类的全基因组比对数据为根本,提出将现生鸟类最大的类群新鸟小纲分为四个分支的新的分别计划。
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△浙江大学张国捷团队更新鸟类生命之树(Jon Fjeldså、Josefin Stiller 和 陈光霁绘)
“新鸟小纲在历史上已经履历了快速的物种大爆发,在不到一万万年里分化出大量的新的鸟类类群,根基奠基了当下全球鸟类物种多样性的格式。由于分化时候很短,这为我们梳理各类鸟类的演变职位,以及分歧类群之间关系带来了极大的应战。是以正确构建稳定的有牢靠支持的鸟类系统关系树成为构建生命之树模畴的代表性困难。”论文通讯作者、浙江大门生命演变研讨中心的讲席教授张国捷向记者先容。
企鹅、潜鸟、信天翁都属于“元素鸟”
新鸟小纲,命名带个“小”字,实在范围不小,它是现生鸟类最为枝繁叶茂的家属,现生的鸟类有1万多种,95%都属于新鸟小纲。
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△凤头䴙䴘(陈星绘)
新的鸟类生命之树将新鸟小纲分别为四大分支。第一个分支是以火烈鸟与䴙䴘为代表的奇迹鸟类。第二大分支是包括了鸽、鸨与杜鹃的鸽鸨类。第三大分支是包括了南鸟类和非洲禽类的陆鸟类,前者包括雀鸟、鹦鹉、叫鹤和隼等,后者包括海雕、鹰、美洲鹰和啄木鸟等。
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△奇迹鸟类包括䴙䴘目与火烈鸟目(陈星绘)
第四大分支是此次研讨提出的全新类群——元素鸟类(Elementaves),这个命名源自拉丁语中的 elementum(元素)和 aves(鸟)。元素鸟类既包括了首要在水域活动的企鹅、潜鸟、信天翁等鹭形类、鹤形类鸟类,也包括了首要在陆地活动的麝雉等,还有更擅长在天空活动的夜鹰和雨燕等夜鹰目鸟类。这些在分歧情况保存的鸟类,对应水、土和蔼三种古典元素,是以得名。曩昔的研讨将这几类鸟类分离在分歧的演变分支里,但这项研讨成果表白它们实在来自一个单系群,也就是由不异的祖先分化而来。
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△元素鸟类被确以为新的单系群,分类分别变化表示图。左图为新的系统发育关系,右图为以往的系统发育关系,色块线条标注了这些类群在新分类计划和曩昔分类计划之间的变化,虚线暗示在更高阶级的类群关系存在差别(Jon Fjeldså、Josefin Stiller 和 陈光霁绘)
新鸟类辐射演变飞腾有两次
经过这项研讨,奇迹鸟类作为新鸟类的基部类群的系统发育位置得以重新确认。现在,奇迹鸟家属两大代表性物种,火烈鸟和鸊鷉,显现出悬殊的外形特征。但是,研讨表白它们具有较近的亲缘关系,而且它们祖先群体成为单唯一支的进化偏向,发生在6740万年前。此时还是白垩纪晚期,恐龙家属仍在壮盛,全部新鸟小纲家属仍不算繁华。
 △新的鸟类系统发育关系表示图。左图为新的系统发育关系,右图为以往的系统发育关系,虚线与色块线条暗示新旧系统发育关系的之间的变化(Josefin Stiller 和 陈光霁绘)
曾有科学家猜测,6500万年前希克苏鲁伯陨石撞击地球,是早期新鸟类履历的快速辐射性演变的重要身分。陨石撞击造玉成球情况变化,进而形成恐龙大灭绝。空置出来的生态位,给早期的新鸟类快速的辐射演变供给了空间。
 △K-Pg灭绝事务后鸟类碱基替换率、体重和相对脑容量急剧变化(Josefin Stiller 和 陈光霁绘)
但有人提出另一种“幸存者”假说,新鸟类群的辐射性演变,发生在恐龙大灭绝之前,只是在此次情况剧变中,新鸟类幸存下来顺应了新情况。
起初展开的小范围的基因份子相关研讨,因其预算的分化时候范围较为广泛,没法为新鸟类分化的时候节点供给明白证据。
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△发生于白垩纪-古近纪界限的(K–Pg)的恐龙大灭绝事务。(刘野绘)
基于本次研讨构建的鸟类系统发育时候树,支持大量的新鸟类群发生快速的辐射性演变,是发生在恐龙大灭绝后。此时,早期新鸟类的有用种群巨细发生了急剧扩大,碱基替换率和相对脑容量急剧上升,而体重急剧下降的一系列变化。更轻的体重,利于鸟类翱翔。更大的脑容量,让鸟类可以面临情况中更复杂的情形、更严苛的应战。这也支持了新鸟类的多样化是顺应新兴生态位而发生快速辐射性演变的假说。
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△元素鸟类,按U形从左到右依次为麝雉目、鹭形类,日鳽,鹤形总目及夜鹰目(Jon Fieldsa° 绘)
此外,本次研讨还表白,新鸟类的辐射演变并非唯一这一波飞腾。“我们还定位了鸟类的另一个辐射性演变事务,这一事务发生在古近纪-新近纪界限以后,距今大约2240万年,成果致使了雀形目鸟类成为了现代鸟类的第一大类群。这个类群今朝有跨越6000个物种。”论文配合作者、浙江大门生命演变研讨中心研讨员冯少鸿先容。
处理演变困难,进步有用数据量更加关键
“在传统构建系统发育关系研讨中,编码卵白质的序列和超守旧元件等守旧的基因组地区常被选为构树的数据来历。但这些守旧地区遭到保持卵白质结构和功用的挑选压力,展现出了极为复杂的演变形式。而遭到挑选压力较低的地区能够是更加适宜的研讨材料。”论文配合作者、中国科学院大学的博士研讨生陈光霁先容,“基因间区序列能够是更加理想的挑选。我们的研讨印证了这一料想。相比增加物种数目与增加数据量的计划,进步有用数据量对处理曩昔的部分分支的分类困难更加关键。”
“经过生命之树我们不但可以了解一个物种大概生物类群在何时起源、若何起源,以及起源后的演变历史,而且还为我们了解生物学现象和功用的起源和演变历史供给了能够。”张国捷教授总结说,“此次提出的新的'科'级别鸟类生命之树为我们了解一切现生一万多种鸟类的演变进程供给了根本性的分类框架,为了解周全生物多样性情式的建立奠基了根本。”
现代快报/现代+记者 是钟寅
(受访工具供图)


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精彩评论3

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零点陆壹捌 发表于 2024-4-2 20:31:05 | 显示全部楼层
 
还是那个问题先鸟还是先有蛋
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万嘉 发表于 2024-4-2 21:11:26 | 显示全部楼层
 
问题来了是先有太阳还是先有地球,是先有空气还是先有水,是先有动物还是先有植物,除了烧脑还是烧脑是先有男人还是先有女人,再加十万个为什么也回答不了吧!
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人难做难做人 发表于 2024-4-2 23:11:04 | 显示全部楼层
 
鸟类是人类的朋友,保护好鸟类维护好地球家园,诽谤鸟类传播病毒是人类的短视行为。
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