
林小春
鳥類是如何起源的?為何有鮮艷的羽毛?怎么學會了鳴叫?歷經4年努力,中國科學家主導的一個國際團隊于11日公布了迄今最可靠的鳥類“生命之樹”,全面還原了地球生物演化史上的一個重要篇章。
現代鳥類的演化歷史和親緣關系,是困擾學界數世紀的未解之謎。為回答這些問題,由華大基因的張國捷和國外同行領導的國際鳥類基因組聯盟對48個鳥類物種進行基因組測序、組裝和全基因組比較分析,這些鳥類物種包括烏鴉、鴨、隼、鸚鵡、企鵝、朱鹮、啄木鳥和鷹等,囊括了現代鳥類的主要分支。
鳥類是6500萬年前白堊紀物種大滅絕事件中的幸存者,那次事件滅絕了地球上的恐龍,只有部分鳥類的祖先存活了下來。而基于基因組數據的新研究表明,恐龍滅絕后1000萬年至1500萬年間,鳥類經歷了一次“超級物種大爆發”,后來逐漸演化出了1萬多種被稱為新鳥綱的鳥類,95%的現存鳥類來自這一新鳥綱鳥類。
研究還表明,鳥類的祖先從爬行動物中分化出來后丟失了成百上千的基因,這些基因在人類中都有很重要的功能,比如在維持生殖系統,骨骼生成和肺部系統等方面不可或缺。“這是個非常有趣的發現,因為人們通常認為,生物演化出新特征依靠的是產生新的遺傳物質,而不是基因的丟失。”張國捷說。
此外,具有鳴唱學習能力的鳥類(包括鳴禽、鸚鵡和蜂鳥),它們大腦中與鳴唱學習相關的腦基因調控回路,跟人類大腦中語言相關的區域呈現出相似特征。其中鸚鵡具有一套獨特的鳴唱學習系統,這也許是它們可以模仿人類語言的原因。
其他一些重要發現還包括:家雞的基因組與鳥類共同祖先可能是一只長滿羽毛的恐龍;鱷魚是鳥類的“近親”,它們的共同祖先可追溯至2.4億年前,但鱷魚的基因組演化速率較慢,而鳥類基因組演化速率較快;鳥類的牙齒是在約1.16億年前失去的,因為鳥類共同祖先中5個牙齒相關的基因在那個時間被“關閉”;水生鳥類有3次獨立的起源;主要的陸生鳥類,如鸚鵡、啄木鳥、貓頭鷹、鷹和隼等,都來自同一祖先,這種祖先鳥類是頂級的捕食者,它同時也是一種在美洲已滅絕的巨型恐鳥的祖先;最早的企鵝出現在約6000萬年前。
羽毛漂亮的雄鳥在求偶過程中會比競爭對手更具有優勢,而新研究也發現,與羽毛顏色相關的基因比其他基因演化速度要快得多。此外,相比哺乳動物,鳥類基因組可能較不容易被病毒入侵,或者能較好地清除病毒序列。