海鷗與丹頂鶴、老鷹與貓頭鷹，這幾組看似“風(fēng)馬牛不相及”的鳥(niǎo)類，不久前剛認(rèn)上親。

浙江大學(xué)生命演化研究中心張國(guó)捷教授聯(lián)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者，正在組織收集世界上現(xiàn)生一萬(wàn)多種鳥(niǎo)類的基因組及形態(tài)信息，旨在構(gòu)建起鳥(niǎo)類物種的“生命之樹(shù)”。

不同的鳥(niǎo)類如何起源、在哪起源？鳥(niǎo)類從恐龍祖先演化而來(lái)后，如何分化出只有4至5厘米大小的蜂鳥(niǎo)和體型龐大的鴕鳥(niǎo)？部分鳥(niǎo)類例如企鵝究竟在什么時(shí)候丟失了飛行能力，又是如何丟失的？這些問(wèn)題一直困擾著全世界的科學(xué)家們。

達(dá)爾文提出共同祖先理論和自然選擇學(xué)說(shuō)之后，博物學(xué)家們就試圖對(duì)全世界各種鳥(niǎo)類分類。然而，鳥(niǎo)類如何分類、不同鳥(niǎo)類之間有著怎樣的親緣關(guān)系，這些問(wèn)題在過(guò)去長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的爭(zhēng)論中仍舊沒(méi)有定論。

盡管通過(guò)DNA分子數(shù)據(jù)成功地解決了其他許多生物類群的分類和構(gòu)樹(shù)難題，但面對(duì)多姿多彩的鳥(niǎo)類世界，科學(xué)家們依舊一籌莫展。不同的學(xué)者使用不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行建構(gòu)，會(huì)給出截然不同的分類關(guān)系，基于此的研究也好像是“盲人摸象”，并不準(zhǔn)確。這為鳥(niǎo)類相關(guān)的研究蒙上了一層厚厚的陰影，過(guò)去基于錯(cuò)誤的鳥(niǎo)類分類關(guān)系所開(kāi)展的研究，得到的許多結(jié)論可能是有問(wèn)題的。

于是，張國(guó)捷聯(lián)合各領(lǐng)域的專家學(xué)者，基于B10K計(jì)劃“科”級(jí)別階段收集的基因組數(shù)據(jù)，對(duì)全世界鳥(niǎo)類218個(gè)科類群構(gòu)建“生命之樹(shù)”，覆蓋了全球所有現(xiàn)生鳥(niǎo)科的92%。

重構(gòu)生命之樹(shù)的意義在哪里？

“生命之樹(shù)是我們開(kāi)展比較生物學(xué)研究的基礎(chǔ)，它告訴我們一個(gè)物種從哪個(gè)祖先分支里分化出來(lái)、什么時(shí)候開(kāi)始出現(xiàn)，也為我們推斷一個(gè)生物學(xué)性狀的演化提供基礎(chǔ)?！睆垏?guó)捷解釋道，“構(gòu)建生命之樹(shù)這就像在畫(huà)歷史地圖，告訴我們?cè)诼L(zhǎng)的生命演化過(guò)程里，什么時(shí)間發(fā)生了什么事?！?/p>

“界門綱目科屬種”，是傳統(tǒng)的生物學(xué)分類層級(jí)。而張國(guó)捷團(tuán)隊(duì)對(duì)“鳥(niǎo)類生命之樹(shù)”的構(gòu)建，則在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步為全球鳥(niǎo)類的分類提供框架，揭示整個(gè)鳥(niǎo)綱里不同子類群的演變歷史。

這次研究，團(tuán)隊(duì)基于更為合理的全基因組的數(shù)據(jù)，對(duì)介于不同的“目”和“科”之間的分類關(guān)系進(jìn)行研究，為現(xiàn)存于世的所有鳥(niǎo)類類群進(jìn)行了“滴血認(rèn)親”，提供了一套新的鳥(niǎo)類分類劃分方案，揭示各種鳥(niǎo)類之間的親緣關(guān)系，為后續(xù)的分析提供了重要基礎(chǔ)。

張國(guó)捷團(tuán)隊(duì)和與合作者以基因間區(qū)比對(duì)序列數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)，將6000多萬(wàn)年前的鳥(niǎo)類大爆發(fā)后“輻射性演化”產(chǎn)生的新鳥(niǎo)小綱劃分為四大分類。分別是以火烈鳥(niǎo)為代表的奇跡鳥(niǎo)類，包含了鴿子與杜鵑的鴿鴇類，囊括了麻雀、鸚鵡、鷹等的陸鳥(niǎo)類，以及元素鳥(niǎo)類。

其中元素鳥(niǎo)類是張國(guó)捷團(tuán)隊(duì)全新提出的新類群概念。

元素鳥(niǎo)類是一個(gè)介于“綱”和“目”之間的大類群，包含了10個(gè)“目”。既有主要在水域活動(dòng)的海鷗、丹頂鶴等鶴形類鳥(niǎo)類與企鵝、信天翁等鷺形類鳥(niǎo)類，也包括世界上獨(dú)一無(wú)二的、翅膀上有爪子的圭亞那國(guó)寶麝雉等主要在陸地活動(dòng)的鳥(niǎo)類，還有擅長(zhǎng)在天空活動(dòng)的夜鷹和雨燕等夜鷹目鳥(niǎo)類；分別對(duì)應(yīng)水、土和氣三種古典元素，因此得名。

張國(guó)捷說(shuō)：“新的分類系統(tǒng)獲得了大部分基因組信息的支持，更客觀的反映了一億多年來(lái)鳥(niǎo)類的分化歷程。這一新的鳥(niǎo)類生命之樹(shù)，為進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)生所有鳥(niǎo)類開(kāi)展分類提供了更為可信的框架體系，揭示了整個(gè)鳥(niǎo)綱的類群演變歷史，為鳥(niǎo)類起源和演化規(guī)律的研究開(kāi)啟新征程?！?/p>

95%的現(xiàn)生鳥(niǎo)類都屬于新鳥(niǎo)類，它們共同的祖先在歷史上經(jīng)歷了一次物種大規(guī)模爆發(fā)，即在不到1千萬(wàn)年的極短時(shí)間內(nèi)快速的演化出了大量的新物種。這一輻射性演化事件出現(xiàn)在物種大滅絕之前還是之后，科學(xué)界一直存在著兩種不同的假說(shuō)。

“大規(guī)模幸存”假說(shuō)認(rèn)為，在6600多萬(wàn)年以前發(fā)生的物種大滅絕事件之前，新鳥(niǎo)類就已經(jīng)發(fā)生了快速輻射演化，并在后來(lái)劇烈的全球變化中幸存下來(lái)；而“大爆炸”假說(shuō)則認(rèn)為，新鳥(niǎo)類群的快速分化發(fā)生在大滅絕事件之后，早期的新鳥(niǎo)類在擴(kuò)散到滅絕事件空出的新生態(tài)位后發(fā)生了快速的輻射適應(yīng)演化。

奇跡鳥(niǎo)類（火烈鳥(niǎo)總目）

鴿鴇類

元素鳥(niǎo)類

陸鳥(niǎo)類

部分化石證據(jù)更加支持后一種觀點(diǎn)，但是早先開(kāi)展的小范圍基因分類相關(guān)研究卻支持第一種觀點(diǎn)。

而張國(guó)捷團(tuán)隊(duì)基于本次研究構(gòu)建的鳥(niǎo)類系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，對(duì)鳥(niǎo)類演化歷史做了更精確的時(shí)間斷代，為發(fā)生在物種大滅絕之后的“大爆炸”假說(shuō)觀點(diǎn)提供了強(qiáng)有力地支持。本研究還發(fā)現(xiàn)，新鳥(niǎo)類在輻射演化過(guò)程中，相對(duì)于祖先類群出現(xiàn)了腦容量急劇上升、體重急劇降低等一系列變化，體現(xiàn)出新鳥(niǎo)類適應(yīng)恐龍大滅絕后擁有更多生存空間的特點(diǎn)，這也進(jìn)一步支持論證了這個(gè)假說(shuō)。

這項(xiàng)研究于北京時(shí)間4月2日凌晨發(fā)表在了國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》上。哥本哈根大學(xué)Josefin Stiller助理教授為文章第一作者。浙江大學(xué)生命演化研究中心張國(guó)捷教授，美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校Siavash Mirarab副教授與Josefin Stiller助理教授為文章的共同通訊作者。

（文 柯溢能、李俊元/圖片來(lái)源于受訪科研團(tuán)隊(duì)）