点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:为万种鸟类绘制“历史地图”
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

为万种鸟类绘制“历史地图”

来源:光明网2024-05-08 11:01

  近年来,随着进化生物学、分子系统学、遗传学、分子生物学、“组学”和发育生物学等学科的交叉融合,我国科学家在生命之树重建、物种形成和生物进化发育研究等方面取得了诸多举世瞩目的成果。

  “构建生命之树就像在绘制历史地图,它是我们开展任何比较生物学研究的基础,告诉我们一个物种从哪个祖先分支里分化出来、什么时候开始出现,也为我们推断一个生物学性状的演化过程和规律提供基础。我们此次工作为鸟类构建了一个更加可靠的生命之树、一个全新的生命之树。”

为万种鸟类绘制“历史地图”

科阶元基因组揭示鸟类演化复杂性(Jon Fjeldså、Josefin Stiller 和 陈光霁绘)

  浙江大学生命演化研究中心张国捷教授团队基于前期课题组收集的363种鸟类的全基因组数据,重构并革新了现生鸟类的系统发育树,厘清了现生鸟类各类群之间的关系,解决了鸟类类群关系长达一个多世纪的争议,为正确理解鸟类物种演化提供坚实基础。这一研究成果于2024年4月2日在线发表在国际学术期刊《自然》。

  鸟类是恐龙的后裔,所有其他类群的恐龙在白垩纪末期的大灭绝事件中走向了终结,但鸟类却出现了物种快速繁衍和分化。根据过去的研究,在短短不到一千万年里,新鸟类的祖先分化出大量的新的类群,基本奠定了当下新鸟小纲近万种鸟类的物种多样性格局。

为万种鸟类绘制“历史地图”

鸟类在恐龙大灭绝事件后快速繁衍和分化(陈星、刘野、Jon Fjeldså等绘)

  在过去的一百多年里,鸟类系统分类学的研究人员通过不同数据类型,对新鸟小纲主要类群之间的系统发育关系,提出了各种各样的观点,也产生了许多争议。因此,新鸟小纲内部的演化关系一直没有定论,这也是鸟类系统发育尚未厘清的重要原因之一。

  “可以说,一百多年来,鸟类学研究都存在着一层迷雾,人类对鸟类的研究,有点像盲人摸象。”为了打破这一局面,2010年张国捷牵头,浙江大学生命演化研究中心、深圳国家基因库、中国科学院动物研究所等单位联合主导发起了万种鸟类基因组计划(B10K),旨在破译现生约10500种鸟类的基因组图谱,从全基因组水平构建鸟类的生命之树,再现鸟类多样性演化历程。

  张国捷介绍,B10K的第一阶段是鸟纲下面的“目”级别的研究项目。在该阶段,研究团队对现生鸟类36个重要代表分支进行基因组解读,建立了全基因组构建生命之树的新方法,获得了高支持度的“目”级别一致树,结束了过去无法区分鸟类目级别关系的尴尬局面。这也是当时对同一类群物种最大规模的基因组演化历程分析,是利用比较基因组学揭示生物宏观演化历史的重要一步。

  “这次是B10K第二阶段的工作,目标是对鸟类所有‘科’级别代表物种的全基因组数据进行解码和整合,项目涉及全世界鸟类218个科类群,覆盖了全球已知的92%的鸟科。”张国捷说。

  据介绍,此次发布的新鸟类生命之树将新鸟小纲划分为四大分支:第一个分支是奇迹鸟类,如火烈鸟与䴙䴘(pì tī)等;第二大分支为鸽鸨类,如鸽、鸨、杜鹃等;第三大分支是陆鸟类,如雀鸟、鹦鹉、鹰、啄木鸟等。

为万种鸟类绘制“历史地图”

新的鸟类系统发育关系示意图。左图为新的系统发育关系,右图为以往的系统发育关系,虚线与色块线条表示新旧系统发育关系之间的变化(Josefin Stiller 和 陈光霁绘)

为万种鸟类绘制“历史地图”

奇迹鸟类(火烈鸟总目)

为万种鸟类绘制“历史地图”

鸽鸨类

为万种鸟类绘制“历史地图”

陆鸟类

为万种鸟类绘制“历史地图”

元素鸟类

  第四大分支是此次研究提出的全新类群——元素鸟类(Elementaves)。元素鸟类既包括了主要在水域活动的企鹅、潜鸟、信天翁等鹭形类、鹤形类,也包括了主要在陆地活动的麝雉等,还有擅长在天空活动的夜鹰和雨燕等夜鹰目,分别对应水、土和气三种古典元素,因此得名。在过去,这些类群的鸟类被认为是各自独立起源,新研究提出,元素鸟类由相同的共同祖先分化而来,从而解决了部分鸟类物种的归属过去存在疑问或冲突的问题。

为万种鸟类绘制“历史地图”

元素鸟类被确认为新的单系群,分类划分变化示意图。左图为新的系统发育关系,右图为以往的系统发育关系,色块线条标注了这些类群在新分类方案和过去分类方案之间的变化,虚线表示在更高阶层的类群关系存在差异(Jon Fjeldså、Josefin Stiller 和 陈光霁绘)

  张国捷团队对全球鸟类基因组的研究,以及元素鸟类新类群概念的提出,为建立健全新的鸟类系统发育树奠定了根基,在传统生物学分类“界门纲目科属种”层级基础上提出的鸟类分类框架,成为鸟类大纲亿万年演化的历史地图,对鸟类演化历史做了更精确的时间断代,为发生在物种大灭绝之后的“大爆炸”假说观点提供了强有力的支持。

  “这个全新的鸟类生命之树得到了众多自然历史博物馆馆长和博物学家的认可,元素鸟这个类群现在也录入到了维基百科中。”对于下一阶段的研究计划,张国捷表示,团队正在组织“属”阶段的研究工作。

  身入深林,方识百鸟。要彻底厘清万种鸟类的生命之树,仍需漫漫求索。 (记者宋雅娟 肖春芳,实习生韩雨潼对本文亦有贡献)

 

[ 责编:焦子原 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 探访北京市密云区新农村中学安置点

  • 走进智利港口之城——瓦尔帕莱索

独家策划

推荐阅读
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
人民大会堂万人大礼堂的巨大天幕上,灯光璀璨,熠熠生辉;礼堂内,中国科技界的杰出代表们,肩负全国科技工作者的重托,济济一堂、共襄盛会。
2026-07-10 09:39
水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究:在一滴水中探寻物理之美 在王恩哥看来,物理学研究有一个很大的特点,就是它能把复杂的事情简单化,并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
2026-07-09 09:51
而这一切的起点,要回到半个世纪前——在中国科学院物理研究所那间废弃的鸡舍里,陈立泉铺开了这张后来冠绝全球的“电动”蓝图。自1981年起,在中国科学院的持续支持下,实验室瞄准真正实用的锂电池,牵头组织并承担了一系列国家重大项目。
2026-07-09 09:51
谈及荣获国家最高科学技术奖,贲德谦虚地说:“这不是我个人的奖,而是所有‘雷达人’的荣誉。从原理探索到技术攻关再到雷达建造,10余载春秋,为了研制代号“7010”的远程相控阵雷达,贲德与团队闯过了一个又一个难关。
2026-07-09 09:50
发展数智经济,通过促进科技创新和产业创新深度融合培育新质生产力。为此,笔者建议,应从要素供给、产业融合、创新转化和制度保障四个方面发力,把数智经济的技术势能转化为新质生产力的发展动能。
2026-07-09 09:50
耄耋之年,她坐着轮椅来到采访室,一身深蓝素装,神情温和。她,就是“七一勋章”获得者、中国工程院院士、中南大学教授钟掘。1960年,钟掘毕业后来到岳麓山下的中南矿冶学院,一头扎进被人称作“傻大黑粗”的冶金机械行业。
2026-07-09 09:49
中国科协第十一次全国代表大会是在“十五五”开局之年召开的一次重要会议,是科协系统和广大科技工作者的一次盛会。实践充分证明,我国科技工作者始终胸怀祖国、服务人民、勇攀高峰、敢为人先,不愧为党和国家充分信赖的优秀队伍和建设科技强国的中坚力量。
2026-07-09 09:49
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
一生钢铁报国,一生慷慨无私。崔崑院士走了,但他留下的,是钢的筋骨,是火的温度,是一颗永远滚烫的赤子之心。
2026-07-08 09:45
在河北雄安人工智能产业园的一楼展厅里,一台工业机器人正利落地演示货物搬运,机械臂精准而有力;楼上,键盘敲击声此起彼伏,研发人员专注地写着代码。产业园一年前才“开业”,如今已成为人工智能公司发展的产业高地。这里诞生的国内首个处理结构化数据的通用大模型,适用于多个工业场景;这里诞生了便携式颅脑出血检测分析仪,让医学检查更加快捷便利……
2026-07-07 09:44
从“争第一”的局部超越,到“创唯一”的向上突围,再到“守专一”的产业韧性,这三重创新路径相互交织,共同勾勒出中国从“世界工厂”迈向“创新引擎”的壮阔图景
2026-07-07 09:42
近日,在内蒙古阿拉善盟额济纳旗东风镇古日乃嘎查的航天育种试验基地内,曾搭载实践十九号卫星的荒漠肉苁蓉“太空种子”,在地面选育试验中取得关键进展——首批试验植株成功开花。
2026-07-07 09:40
高校专业目录的更新,绝非简单的名称变动,而是立足国家需要、顺应产业发展、面向科技前沿之举。新农科教育已不再是单纯的“种地养猪”,而是要有系统思维和交叉学科背景,特别是打破农学、工学、理学等传统学科壁垒。
2026-07-07 09:39
加载更多