万种鸟类基因组计划发表第二阶段重要成果——
首提新类群"元素鸟" 重构鸟类"生命之树"
从恐龙演化而来的鸟类,如何分化出诸多形态?
4月2日,浙江大学生命演化研究中心张国捷教授团队联合国内外学者,在国际期刊《自然》发表了最新研究成果。联合团队对介于不同"目"和"科"之间的鸟类分类关系进行了研究,提出一套新的鸟类分类方案。新方案完善了鸟类物种"生命之树",为鸟类物种分析研究提供了重要基础。
界、门、纲、目、科、属、种,是传统的生物学分类层级。鸟纲为脊椎动物亚门的一纲。自达尔文提出共同祖先理论和自然选择学说以来,博物学家们就试图对全世界各种鸟类进行分类。尽管科研人员通过DNA分子数据解决了许多生物类群的分类难题,但鸟类的世界纷繁复杂,演化面纱依然难以被揭开。
多年前,张国捷联合国内外学者发起了万种鸟类基因组计划(B10K),旨在组织收集全球现生10000多种鸟类的基因组及形态信息,构建起鸟类物种的"生命之树"。迄今,该计划已完成"目""科"级别的攻关。基于"科"级别阶段收集的基因组数据,联合团队构建起覆盖全球92%现生鸟科、218个科类群的"生命之树"。
此次研究为万种鸟类基因组计划第二阶段重要成果。张国捷团队与合作者以基因间区比对序列数据集为基础,将6000多万年前鸟类大爆发后辐射性演化产生的新鸟小纲,划分为四大类:以火烈鸟为代表的奇迹鸟类,包含了鸽子与杜鹃的鸽鸨类,囊括了麻雀、鹦鹉、鹰的陆鸟类,以及一个被称为元素鸟类的分类。
其中,元素鸟类是张国捷团队提出的新类群概念,是一个介于"纲"和"目"之间的大类群,包含了10个"目"。元素鸟类有主要在水域活动的海鸥、丹顶鹤等鹤形类鸟类与企鹅、信天翁等鹭形类鸟类,主要在陆地活动的圭亚那国宝麝雉等鸟类,天空活动的夜鹰和雨燕等夜鹰目鸟类。
研究显示,95%的现生鸟类都属于新鸟类,它们共同的祖先在历史上经历了一次物种大规模爆发,即在不到1000万年的极短时间内,快速演化出了大量新物种。这一辐射性演化事件发生在物种大灭绝之前还是之后,科学界一直存在着"大规模幸存"与"大爆炸"两种不同的假说。
"大规模幸存"假说认为,在物种大灭绝事件发生之前,新鸟类已经发生了快速辐射演化,并在后来剧烈的全球变化中幸存下来;"大爆炸"假说则认为,其快速分化发生在大灭绝事件之后,早期的新鸟类扩散到灭绝事件空出的新生态位,继而发生了快速的辐射适应演化。
化石证据更加支持"大爆炸"假说,但是早先开展的小范围基因分类相关研究却支持"大规模幸存"假说。张国捷团队基于本次研究,对鸟类演化历史进行了更精确的时间断代,为"大爆炸"假说提供了强有力的支持。
此外,该研究还发现,新鸟类在辐射演化过程中,相对于祖先类群,出现了脑容量急剧上升、体重急剧降低等一系列变化。这体现出新鸟类在恐龙大灭绝后,适应并拥有了更多生存空间。
"新的分类系统获得了大部分基因组信息的支持,更客观地反映了一亿多年来鸟类的分化历程,极大地改变了教科书里对鸟类类群的分类和关系论述,并将调整博物馆对鸟类的分类整理。"张国捷说,此次研究为进一步对现生所有鸟类开展分类提供了更为可信的框架体系,揭示了整个鸟纲的类群演变历史,将为鸟类起源和演化规律的研究开启新征程。(洪恒飞 柯溢能 记者 江 耘)
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