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鳥類是恐龍的后裔。所有其他類群的恐龍在白堊紀末期的大滅絕事件中走向了終結，但絕大多數(shù)現(xiàn)生鳥類的祖先卻在不到1000萬年時間里快速繁衍，分化出非常多的新類群，堪稱演化奇跡。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

在過去一個多世紀里，現(xiàn)生鳥類家譜的內部關系問題一直懸而未決，這成為構建生命之樹的代表性難題。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

4月2日，以我國科學家為發(fā)起方和主要參與方的國際鳥類基因組聯(lián)盟，發(fā)布了萬種鳥類基因組計劃第二階段的一項重要研究成果，重建了現(xiàn)生鳥類演化的生命之樹，不僅提出了新的分類方案，也厘清了現(xiàn)生鳥類各類群之間的關系。相關論文發(fā)表于《自然》。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

鳥類大爆發(fā)成“大難題”FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

目前，現(xiàn)生鳥類超過1萬種，在生物分類學上屬于鳥綱中的新鳥亞綱，大致可以分為古顎類和今顎類兩個主要類群。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

古顎類里包含了大量無法飛行的鳥類，今顎類則可以進一步分為雞雁小綱與新鳥小綱兩大分支。古顎類包括人們熟悉的雞、鴨和雁等，今顎類則是當今鳥類的主體，包括95%的現(xiàn)生鳥類。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

論文通訊作者、浙江大學生命演化研究中心講席教授張國捷介紹，新鳥小綱在歷史上曾經(jīng)歷了快速的物種大爆發(fā)，在不到1000萬年時間里分化出大量新的鳥類類群，基本奠定了當下全球鳥類物種多樣性的格局。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

“輻射性演化帶來快速的物種多樣化，使得研究新鳥小綱各個類群間的演化關系變得極具挑戰(zhàn)性，導致對現(xiàn)生鳥類的分類在‘目’和‘科’級別上極其混亂，缺乏統(tǒng)一認識?！睆垏葜赋觥?span style="display:none">FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

快速的輻射性演化是祖先物種在較短時間內爆發(fā)出多個物種類群的過程。論文共同作者、浙江大學生命演化研究中心研究員馮少鴻解釋，之所以會出現(xiàn)類群間親緣關系判定難題，是因為在這個過程中出現(xiàn)基因不完全譜系分流、分化后跨物種雜交等現(xiàn)象。因此，尋找合理有效的分析位點尤為重要。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

2020年，國際鳥類基因組聯(lián)盟在《自然》發(fā)表成果，通過建立不依賴參考基因組的全基因組序列比對方法，構建了363種鳥類全基因組同源序列，覆蓋了92%的現(xiàn)生鳥類科階元，為解析鳥類“科”級別系統(tǒng)發(fā)育關系提供了可能。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

革新鳥類生命之樹FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

在過去100多年里，鳥類系統(tǒng)分類學的研究人員通過不同數(shù)據(jù)類型，如形態(tài)學數(shù)據(jù)、線粒體數(shù)據(jù)、少量蛋白質編碼基因序列數(shù)據(jù)和鳥類物種基因組數(shù)據(jù)等，對新鳥小綱主要類群之間的系統(tǒng)發(fā)育關系提出了各種觀點，也產(chǎn)生了許多爭議。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

“我們的研究校正了前人的認識誤區(qū)，對演化關系進行了較大幅度的調整。”論文共同作者、中國科學院大學博士研究生陳光霽介紹，此次新的分類方案在新鳥小綱內劃分出4個主要的演化支，除了已有的奇跡鳥類、鴿鴇類、陸鳥類，還提出了一個全新類群——元素鳥類。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

元素鳥類因對應水、土和氣3種元素而得名，既包括主要在水域活動的企鵝、潛鳥、信天翁等鷺形類和鶴形類鳥類，也包括主要在陸地活動的麝雉等，以及更擅長在空中活動的夜鷹和雨燕等夜鷹目鳥類。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

過去的研究是把這幾種鳥類分散在不同的演化分支里，但這項研究表明，它們其實來自一個單系群，也就是由相同的祖先分化而來。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

除了分類關系，早期新鳥類經(jīng)歷的快速輻射性演化發(fā)生的時間也一直備受爭議。鳥類起源和約6600萬年前的恐龍滅絕事件有關，但到底是在滅絕事件之前還是之后，學界形成了兩種截然不同的觀點。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

“大規(guī)模幸存”假說認為，新鳥類群的輻射性演化發(fā)生在這一大滅絕事件之前，也就是說，新鳥類先發(fā)生了快速輻射演化，然后多個新鳥類類群在隕石撞擊引起的全球變化中幸存了下來。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

另一種“大爆炸”假說則認為，新鳥類群的快速分化發(fā)生在大滅絕事件之后，得益于大滅絕事件空置出來的生態(tài)位，早期的新鳥類發(fā)生了快速的輻射適應演化。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

“我們構建的鳥類系統(tǒng)發(fā)育時間樹支持的是‘大爆炸’假說?！瘪T少鴻表示。研究還發(fā)現(xiàn)，在大滅絕事件后，早期新鳥類的有效種群大小急劇擴張，堿基替換率和相對腦容量急劇上升，體重則急劇降低?！斑@也支持了新鳥類的多樣化是適應新興生態(tài)位而發(fā)生快速輻射性演化的結果?！?span style="display:none">FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

增加有效數(shù)據(jù)量更關鍵FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

這項研究為了厘清現(xiàn)生鳥類各類群之間的關系，采用了一種比較有挑戰(zhàn)性的方案來構建生命之樹。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

陳光霽解釋，在構建系統(tǒng)發(fā)育關系的傳統(tǒng)研究中，編碼蛋白質的序列和超保守元件等保守的基因組區(qū)域常常被選為構建生命之樹的數(shù)據(jù)來源。但這些保守區(qū)域受到維持蛋白質結構和功能的選擇壓力，展現(xiàn)出極為復雜的演化模式。“我們認為，受到選擇壓力較低的區(qū)域可能是更為適宜的研究材料，比如基因間區(qū)序列。”FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

于是，研究團隊構建了大規(guī)模跨越多物種的全基因組綜合的基因間區(qū)數(shù)據(jù)集，用于破解鳥類系統(tǒng)發(fā)育關系之謎。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

結果發(fā)現(xiàn)，在361個鳥類祖先演化節(jié)點中，大約89%的演化節(jié)點可以通過少量的基因間區(qū)序列得到解析，少部分的祖先節(jié)點可以通過增加數(shù)據(jù)量的方案得到可信的演化發(fā)育關系，還有極少量的復雜節(jié)點，即使增加數(shù)據(jù)量仍然難以解析出穩(wěn)定可信的演化發(fā)育關系。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

此外，在對比增加物種數(shù)量與增加數(shù)據(jù)量的方案中，研究團隊發(fā)現(xiàn)，增加有效數(shù)據(jù)量比增加物種數(shù)量更為關鍵。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

“從我們的研究可以看出，基因間區(qū)序列是進行系統(tǒng)發(fā)育關系重構分析中更為理想的選擇。而且，在大規(guī)模、大尺度演化研究中，相較于增加物種采樣量，充足的有效數(shù)據(jù)量對于解析困難節(jié)點的復雜演化歷程至關重要?！标惞忪V在分享研究經(jīng)驗時說。FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07323-1FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

《中國科學報》 (2024-04-02 第1版 要聞)FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

（原標題：重寫鳥類家譜 研究發(fā)現(xiàn)新鳥類群的快速分化發(fā)生在恐龍滅絕之后）FkV即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com