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我国科学家重构鸟类生命之树

我国科学家重构鸟类生命之树飞入寻常百姓家
来源:新民晚报   作者:姜燕   2024-04-02 11:24:54

新民晚报讯(记者 姜燕)近日,以我国科学家为主导的万种鸟类基因组计划发布了第二阶段关于鸟类生命之树的研究成果,相关论文已发表于国际著名学术期刊《自然》(Nature)。该研究重建了现生鸟类演化的生命之树,厘清了现生鸟类各类群之间的关系,提出了新的分类方案,解决了鸟类类群关系长达一个多世纪的争议,为正确理解鸟类物种演化及复杂性状演化奠定了坚实基础。

图说:鹰形目系统发育位置的重新划分示意图。左图为新的系统发育关系,右图为以往的系统发育关系,虚线表示新旧系统发育关系的之间的变化(Josefin Stiller 和 陈光霁绘)

现生的鸟类有超过一万种,在生物分类学上属于鸟纲(Aves)中的新鸟亚纲(Neornithes),大致可以分为古颚类和今颚类两个主要的类群。古颚类里包含了大量无法飞行的鸟类,如非洲的鸵鸟、澳洲的鸸鹋和新西兰的鹬鸵等等。今颚类则可以进一步分为鸡雁小纲(Galloanseraes)与新鸟小纲(Neoaves)两大分支,前者包括了我们熟悉的鸡、鸭和雁等,而后者则是当今鸟类的主体,包括了95%的现生鸟类。

图说:科阶元基因组揭示鸟类演化复杂性(Jon Fjeldså、Josefin Stiller 和 陈光霁绘)

论文通讯作者、浙江大学生命演化研究中心的讲席教授张国捷介绍,新鸟小纲在历史上曾经历了快速的物种大爆发,在不到1千万年里分化出大量的新的鸟类类群,基本奠定了当下全球鸟类物种多样性的格局。由于分化时间很短,梳理不同类群鸟类的演化地位以及它们的演化关系极具挑战性,导致现生鸟类的分类在“目”和“科”级别上极其混乱,缺乏统一的认识。因此准确构建稳定的、有可靠支撑的鸟类系统关系树成为了构建生命之树领域的代表性难题。

论文共同作者、浙江大学生命演化研究中心的冯少鸿研究员说:“快速的辐射性演化是祖先物种在较短时间内爆发出多个物种类群的过程。在这个过程中存在的基因不完全谱系分流、分化后跨物种杂交等现象,会使类群间的亲缘难以判定。”

这次的研究成果校正了前人研究的认识误区,对之前认为的演化关系进行了较大幅度的调整。新的分类方案将新鸟小纲内划分出四个主要的演化支,包括奇迹鸟类(Phoenicopterimorphae)、鸽鸨类(Columbaves)、陆鸟类(Telluraves)和一个本研究提出的全新类群。

新的类群被称为“元素鸟类”,既包括了主要在水域活动的企鹅、潜鸟、信天翁等鹭形类(Phaethoquornithes)和鹤形类(Cursorimorphae)鸟类,也包括了主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(Caprimulgiformes)鸟类,对应了水、土和气三种古典元素,因此得名。过去的研究将这几类鸟类分散在不同的演化分支里,但这项研究结果表明它们其实来自于一个单系群,也就是由相同的祖先分化而来。

以往,新鸟类发生辐射性演化的时间也存在较大争议。之前的分子生物学研究可以推定这一事件发生在白垩纪末期那次大灭绝事件附近,但是不能判定是发生在大灭绝之前或是之后。而此次构建的鸟类系统发育时间树,支持大量的新鸟类群是在白垩纪-古近纪界线后发生快速的辐射性演化的观点。并发现在大灭绝事件后,早期新鸟类的有效种群大小发生了急剧扩张,碱基替换率和相对脑容量急剧上升,而体重急剧降低等一系列变化,这也支持了新鸟类的多样化是适应新兴生态位而发生快速辐射性演化的假说。

图说:新的鸟类系统发育关系示意图。左图为新的系统发育关系,右图为以往的系统发育关系,虚线与色块线条表示新旧系统发育关系的之间的变化(Josefin Stiller 和 陈光霁绘)

研究还定位了鸟类的另一个辐射性演化事件,这一事件发生在距今大约2240万年的古近纪-新近纪界线之后,导致了雀形目鸟类演化出了超过6000个物种,使得雀形目成为现代鸟类的第一大类群。

编辑:吕倩雯
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