大约 6500 万年前，一颗巨大的 小行星撞击了地球。虽然像著名的霸王龙这样的陆地恐龙灭绝了，但许多 鸟类动物却开始蓬勃发展。考虑到地球上 有超过 10,000 种鸟类，蓬勃发展甚至可能是轻描淡写。由于物种数量众多且其进化一直有些模糊，将鸟类整理成一个清晰的谱系是一项艰巨的任务。然而，基因组测序和分析方面的一些进展正开始更清晰地描绘出地球上 现存的恐龙 是如何进化的。
在 4 月 1 日发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS) 和《自然》的两项研究中，科学家们揭示了大约 6500 万年前的一次基因事件误导了他们对鸟类进化真实历史的认识。一条染色体上的一个区域没有像应该的那样与附近的 DNA 混合。这个区域只占鸟类基因组的一小部分，但足以让科学家们难以构建更详细的鸟类谱系。
一段黏糊糊的 DNA
2014 年，用于研究基因组的计算机技术的进步帮助科学家们拼凑出了新鸟类的谱系。该类群包括绝大多数鸟类。利用 48 个物种的基因组，他们 将新鸟类分为两大类。鸽子和火烈鸟属于一类，所有其他鸟类属于另一类。
当使用 363 种鸟类 进行这项新研究 进行类似的基因分析时，该团队看到了一个不同的谱系。这个谱系指向四个主要类群，并揭示了火烈鸟和鸽子之间的关系更加疏远，这一切都与染色体上的一个特定位点有关。
[相关：鸟类的骨骼结构显示出它们高度适应各自的栖息地。]
在这两个谱系中，团队寻找能够解释哪个谱系更正确的解释。他们在基因组上发现了一个位点，那里的基因在数百万年的有性生殖过程中没有像应该的那样混合在一起。
“当我们查看单个基因以及它们支持哪个谱系时，突然间发现所有支持旧谱系的基因都集中在一个地方，”发表在《美国国家科学院院刊》上的研究的合著者、佛罗里达大学生物学家爱德华·布劳恩在 一份声明 中说道。“这就是一切的开端。”
鸟类将来自父亲和母亲的基因 结合 到下一代，但它们在产生精子和卵子时首先混合了从父母那里继承的基因。这个过程被称为 重组，在人类身上也会发生。重组通过确保没有两个兄弟姐妹完全相同来最大化物种的 基因多样性。
一条染色体上的一个区域没有像应该的那样与附近的 DNA 混合，并且基本上 在数百万年的时间里被冻结。这个染色体区域只占鸟类基因组的 2%，但足以让科学家们相信大多数鸟类可以分为 Passerera 和 Columbea 两个主要类别。这个新的、更准确的谱系考虑到了鸟类基因组中这个具有误导性的区域，并识别出四个主要的鸟类类群。
该团队还发现了证据表明，该染色体上的这个位点自恐龙消失以来就抑制了重组过程。目前尚不清楚 导致恐龙灭绝的白垩纪-第三纪灭绝事件 和这些基因组异常之间是否存在关联。
这种基因抑制的结果是，火烈鸟和鸽子在这个特殊的 DNA 区域看起来相似，但实际上，当查看它们整个基因组时，这两个类群的关系更加疏远。现在可以将火烈鸟和鸽子视为基因上关系更疏远的物种。据该团队称，这种“粘附”的遗传谜团可能隐藏在 其他生物的基因组 中。
构建更佳的鸟类谱系
发表在《自然》杂志上的这项 研究 详细描述了一张复杂的图表，描绘了 363 种鸟类（约占所有鸟类科的 92%）之间长达 9300 万年的进化关系。这张更新的谱系图揭示了白垩纪-第三纪灭绝事件之后鸟类 进化历史 中的模式。
[相关： 恐龙可能进化成了鸟类，但早期飞行并不顺利。]
研究人员注意到，在早期鸟类中，有效种群数量、取代率和相对脑容量急剧增加。这些进化变化为地球巨变灭绝事件后驱动鸟类物种多样化的适应机制提供了新的见解。
为了实现这一点，他们利用了一套名为 ASTRAL 的 计算机算法。该程序有助于快速准确地推断进化关系，并使团队能够整合来自鸟类基因组中 60,000 多个区域的基因组数据。然后，他们检查基因组中各个片段的进化历史，并将多个基因树拼接起来以构建更大的物种树。
“我们发现，我们将数万个基因添加到分析中的方法实际上对于解决鸟类物种之间的进化关系是必要的，”研究合著者、加州大学圣地亚哥分校的计算机工程师 Siavash Mirarab 在 一份声明 中表示。“你确实需要所有这些基因组数据，才能高置信度地恢复 6500 万至 6700 万年前这一特定时期发生的情况。”
这些计算方法还帮助该团队揭示了鸟类基因组中同一染色体上那个在数百万年来保持不变、并使科学家难以研究这些变化的特定区域。
“令人惊讶的是，这种重组受抑制的时期会误导分析，”布劳恩说。“而且因为它会误导分析，所以在 6000 万年后仍然可以检测到。这很酷。”
在未来的研究中，类似的计算机模型可以帮助重建 各种其他动物的进化树。该团队希望继续努力，以更全面地了解鸟类进化。生物学家还在继续对其他鸟类物种的基因组进行测序，以期进一步扩展它们的谱系。
这项工作是国际 Bird 10,000 Genomes (B10K) 项目 的一部分，该项目是一项多机构合作，旨在为约 10,500 种现存鸟类生成基因组草图序列。
