鳥類演化生命之樹 繪圖：Jon Fjeldså、Josefin Stiller、陳光霁
早期新鳥類經曆的快速輻射性演化事件發生在何時？現生鳥類各類群之間的演化關系是怎樣的？如今，上述長達一個多世紀的争議性問題有了新的科學解釋——由大陸科學家主導的萬種鳥類基因組計劃釋出了第二階段研究成果，研究團隊以363種鳥類的全基因組比對資料為基礎，通過重建現生鳥類演化的生命之樹，厘清各類群之間的關系，提出新的分類方案，為正确了解鳥類物種演化及複雜性狀演化奠定了堅實基礎。相關研究論文《科階元基因組揭示鳥類演化複雜性》4月2日淩晨發表于國際著名學術期刊《自然》（Nature）。
在生物分類學上，現生鳥類（超過1萬種）屬于鳥綱中的新鳥亞綱，大緻分為古颚類和今颚類兩個主要類群。其中，古颚類包含大量無法飛行的鳥類，如非洲的鴕鳥、澳洲的鸸鹋和紐西蘭的鹬鴕等；今颚類則進一步分為雞雁小綱與新鳥小綱兩大分支——前者包括我們熟悉的雞、鴨和雁等，後者則包括95%的現生鳥類。
曆史上，新鳥小綱曾經曆快速的物種大爆發，在不到1千萬年裡分化出大量的新類群，基本奠定了當下全球鳥類物種多樣性的格局。“分化時間如此短，給我們梳理各種鳥類的演化地位與不同類群間的關系帶來了極大挑戰，導緻現生鳥類的分類在‘目’和‘科’級别上極其混亂，缺乏統一認識。是以，如何獲得準确而穩定可靠的鳥類系統關系樹成為一大難題。”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指出。
快速的輻射性演化，是指祖先物種在較短時間内爆發出多個物種類群的過程。在這此過程中存在的基因不完全譜系分流、分化後跨物種雜交等現象，會使類群間的親緣難以判定。“我們的研究指出了前人研究的認識誤區，對之前認為的演化關系進行了較大幅度的調整。新的分類方案在新鳥小綱内劃分出四個主要的演化支，包括奇迹鳥類、鴿鸨類、陸鳥類和本研究提出的一個全新類群。”論文共同作者、中國科學院大學博士研究所學生陳光霁介紹。
據悉，這個新的類群被稱為“元素鳥類”，既包括主要在水域活動的企鵝、潛鳥、信天翁等鹭形類和鶴形類鳥類，也包括主要在陸地活動的麝雉等，還有更擅長在天空活動的夜鷹和雨燕等夜鷹目鳥類，分别對應水、土和氣三種古典元素，并是以而得名。“過去的研究将這幾類鳥類分散在不同的演化分支，但這項研究結果表明，它們其實來自一個單系群，也就是由相同的祖先分化而來。”陳光霁進一步解釋。
此外，新鳥類發生輻射性演化的時間也存在較大争議——之前的分子生物學研究可以推定這一事件發生在白垩紀末期那次大滅絕事件附近，但不能判定是發生在那之前還是之後。“我們建構的鳥類系統發育時間樹，支援大量的新鳥類群是在白垩紀—古近紀界線後發生快速的輻射性演化的觀點。此外，我們還發現在大滅絕事件後，早期新鳥類的有效種群大小發生了急劇擴張、堿基替換率和相對腦容量急劇上升而體重急劇降低等一系列變化，這也支援了新鳥類的多樣化是為适應新興生态位而發生快速輻射性演化的假說。”論文共同作者、浙江大學生命演化研究中心研究員馮少鴻說。
滅絕事件後鳥類堿基替換率、體重和相對腦容量急劇變化 繪圖：Josefin Stiller、陳光霁
新的鳥類系統發育關系與過去的系統發育關系比較示意圖 繪圖：Josefin Stiller 、陳光霁
在傳統建構系統發育關系的研究中，編碼蛋白質的序列和超保守元件等基因組區域常被選為構成生命之樹的資料來源。研究團隊認為，受到維持蛋白質結構和功能的選擇壓力，這些保守區域展現出極複雜的演化模式，受到選擇壓力較低的區域可能是更适宜的研究材料，基因間區序列可能是更理想的選擇。是以，相比增加物種數量與增加資料量的方案，提高有效資料量對解決過去的部分分支分類難題更關鍵。“此次提出的新‘科’級别鳥類生命之樹，既為研究所有現生鳥類的演化過程提供了基礎性分類架構，也為建立全面生物多樣性格局奠定了基礎。”張國捷總結道。
（光明日報全媒體記者張蕾）
來源：光明日報全媒體記者張蕾