新的家谱改变了我们对鸟类进化的理解

鸟类是唯一存活至今的恐龙谱系。大约6600万年前，在白垩纪-古近纪(K-Pg)边界，一场大规模灭绝事件摧毁了所有非鸟类恐龙，为鸟类提供了迅速多样化并占据广泛生态位的机会。新鸟是一个多样化的类群，约占当今所有鸟类的 95%，就是从这种辐射中诞生的。从安第斯山脉高耸的秃鹰到在热带森林中飞翔的小型蜂鸟，Neoaves 拥有令人惊叹的形式和功能多样性。尽管使用形态学数据和分子数据重建鸟类进化史和 K-Pg 事件的影响做出了巨大努力，但新鸟类谱系之间的精确分支顺序和关系仍然存在争议。

该论文的资深作者、浙江大学进化生物学讲座教授、该研究的发起人之一张国杰说：“之前对来自不同基因组区域的小数据集的研究经常在鸟类树的拓扑结构方面产生相互矛盾的结果”。 B10K项目。 “在这项研究中，我们第一次利用完整的基因组规模数据来构建几乎所有代表性科的鸟类物种树。”该完整基因组数据集由 B10K 联盟在第二阶段生成，其中包括涵盖所有主要鸟类谱系的 363 种鸟类。

新的家谱在揭开鸟类进化之谜的漫长旅程中开辟了新天地。根据这个更新的鸟类家谱，包含火烈鸟和鸊鷉(称为米兰鸟)的群体是最早进化的新鸟类谱系之一。新树对 Neoaves 的组织提出了挑战，它将这个大群体分为四个主要分支：Mirandornithes、Columbaves、Elementaves 和 Telluraves。 Elementaves 是一个新提出的分组，包含约 10 个元素。占所有现代鸟类物种的 14%，包括神秘的麝雉、滨鸟、蜂鸟和热带鸟等不同类群。 Elementaves 的命名反映了该集团在生态位方面的显着多样性，代表了地球、空气和水的主要元素。这个新的家谱解决了一些关于鸟类物种之间关系的长期争论，并为研究鸟类进化和性状发育奠定了坚实的基础。

通过使用 363 种鸟类的完整基因组数据，这是用于鸟类系统发育分析的有史以来最大的数据集。该团队建立了一个新的管道来提取分布在基因组中的 150,000 多个区域。这项研究的主要作者、哥本哈根大学进化生物学助理教授 Josefin Stiller 表示：“我们描述了整个基因组的系统发育关系，并确定了与基因组背景和序列特征相关的模式。”基因组的各个部分，例如单个染色体或蛋白质编码基因，通常支持截然不同的树木。这可能解释了为什么只分析某些基因组部分的研究会发生冲突”。

整合高质量和大量的数据是生成强大的系统发育树的关键。团队发现，对于大多数分支来说，当使用足够多的数据时，可以就它们的关系达成共识。但即使有了全基因组规模的数据，猫头鹰和鹰等一些鸟类群体的系统发育位置仍然令人费解。 “更多的数据并不一定会产生更好的解决方案”，张说。该研究的共同高级作者、加州大学圣地亚哥分校电气和计算机工程教授 Siavash Mirarab 补充道：“造成这种情况的原因可能是一些复杂的进化历史，比如两个谱系之间的古代杂交，不完整的谱系排序、长分支吸引力和有偏差的DNA序列内容，所有这些都会干扰系统发育树的重建。”该研究报告了关于这些因素中哪些因素影响树的哪些分支的新见解，为这些鸟类群体的起源提供了更全面、更真实的图景。该研究还为现代鸟类的多样化提出了一个更准确的时间尺度，表明在白垩纪-古近纪(K-Pg)边界的大规模灭绝时或附近发生了快速辐射，并且在古近纪-新近纪之后不久发生了较小程度的辐射。边界。研究人员发现，这些辐射与鸟类显着的遗传和形态变化同时发生，包括更大的突变率、更小的体型、更大的大脑以及更大的有效种群规模。 “这说明了比较基因组学的力量：通过比较现有物种的基因组，我们可以发现 6600 万年前发生的事件的痕迹，”斯蒂勒说。

“我们的工作改变了许多关于鸟类进化史的传统观点。这个新的家谱将成为绘制所有鸟类进化史的坚实支柱，对鸟类学研究和生物多样性研究具有重要意义。”

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