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【论文故事】从“旧鸟”中诞生的新科

上周,《生物学快报》上发表了由中国、美国、瑞典等多国科学家合作的一项研究成果。研究人员通过构建基因组水平的系统进化树,揭示了原来属于鹛科(Timaliidae)的一种鸟——丽星鹩鹛(Elachura formosa)——应当被置于一个独立的科:丽星鹩鹛科(Elachuriade)。一个全新的科的诞生在当代鸟类研究中并不是常见的事,这项成果的发表旋即引起了科学界的广泛关注。

就此,果壳网对文章的第一作者瑞典农业大学Per Alström博士(目前在中国科学院动物研究所做高级访问学者)和第三作者中山大学生命科学学院鸟类生态与进化研究组刘阳博士进行了采访。

丽星鹩鹛。图片来源:维基百科

果壳网:为什么丽星鹩鹛可以分出新科?

Per Alström : 首先要明确,所有物种以上的分类阶元都是主观的。对于丽星鹩鹛而言,我们根据相关DNA序列所作的系统发育关系重建表明它是雀形目鸟类主干支系中的一支,理应被单列为一个独立的科。实际上,我们认为它甚至完全可以被视为一个独立的超科。

刘阳:从得到的结果来看,丽星鹩鹛在系统进化树上自己形成一个独立的且很长的分支,该物种的分化完全已经达到甚至超过了科的水平。

果壳网:你们通过在基因组水平构建系统进化树的方式发现了丽星鹩鹛科,此外是否会再进行更传统的研究(例如形态、声音)来佐证?

Per Alström: 分子序列分析在解读系统发育和亲缘关系上要优于传统基于形态学证据的方法。然而,深入的形态学研究可能会为证实丽星鹩鹛的独特性提供进一步的证据。事实上,我的一位同事最近已经发现了一些尚待发表的形态学证据支持我们目前对于丽星鹩鹛的判断。

刘阳:正如我们的文章里面所讲,丽星鹩鹛的鸣声确实不象鹩鹛或鹪鹛,只是在形态上接近。但是无论形态也好,声音也罢,都有可能存在由于适应相似的生活环境而发生趋同演化的情况。因此这些特征不如DNA证据,可以相对忠实地反映演化历史。

果壳网:丽星鹩鹛科和近缘科的演化关系是怎样的?

刘阳:看进化树吧,丽星鹩鹛科甚至应当视为一个超科。

Per Alström: 我们依据7个位点构建的雀小目系统发育进化树当中,莺超科(Sylvioidea)、山雀超科(Paroidea)、鹟超科(Muscicapoidea)、旋木雀超科(Certhioidea)、和雀超科(Passeroidea)这四大进化支的分歧得到了非常好的基于系统进化方法的支持。与此同时,攀雀科(Remizidae)、山雀科(Paridae)、仙莺科(Stenostiridae)、太平鸟类(包含太平鸟科Bombycillidae、啸鹟科Hylocitreidae、丝鹟科Ptilogonatidae和棕榈䳭科Dulidae)、戴菊科(Regulidae)和丛莺科(Hyliotidae)这些科共同构成了一个进化支,而与前述四大进化支得到较好支持。

果壳网:目前还能发现一个新科是件非常不容易的事,这是否能视作分子手段对传统分类的一个冲击?

Per Alström: DNA序列是由A(腺嘌呤),C(胞嘧啶),G(鸟嘌呤)和T(胸腺嘧啶)这4种碱基配对构成,其中蕴含着丰富的信息可以用来揭示物种间的系统发育关系。比如,对于一个科的鸟类而言,一段长度为1000个碱基对的DNA序列就可能包含了近百个能够用于揭示它们之间亲缘关系的特征。然而对于同样的这些鸟类,就算是要想找到少数能够具有同等效力的形态学特征也非常困难。

鸟类的全基因组则会包含上百万的碱基对,其中蕴含的有用信息量可想而知。基于DNA序列进行的系统发育关系分析已经为人们理解物种及更高分类阶元之间的亲缘关系带来了革命性的变化,基于传统形态学证据得到的鸟类分类系统正在经历被重新审视的过程,其中一些结论被分子证据所推翻,而另一些则得到了支持和佐证。单纯基于外部形态特征有时会误入歧途的主要原因在于平行或趋同演化,即生活在相似环境中的鸟类倾向于演化出相近的形态,有时甚至只是简单的随机巧合也会导致这种相似性的出现。与之相反,亲缘关系相近的鸟类或一类鸟也有可能在形态上差异很大,这给了解它们的真实系统发育关系带来了困难。丽星鹩鹛这一古老的孑遗物种在过去这么长的时间内一直被忽略了,就因为它跟鹩鹛和鹪鹛们长得实在是太像啦。

果壳网:之后是否会对其他的鸟类进行相似的研究?

Per Alström: 尽管鸟类已经是地球上所有生物类群中人们最为了解的一类,但关于它们还是有许多未知,所以开展新研究的潜力无疑仍是巨大的。

刘阳:目前一些相关的研究正在进行中,敬请期待,谢谢啊!

 

感谢Per Alström和刘阳博士在百忙之中接受了采访,刘阳博士还审阅了《被褐怀玉的丽星鹩鹛:一个鸟类新科的诞生》的初稿,提出了宝贵的修改建议。有赖于这些不懈探索而又乐于分享科学事实的研究人员的帮助,我们才能对科学进展做出有趣而不失严谨的解读。果壳网欢迎更多科研工作者为我们撰稿或者接受我们采访,热情的邀请函在此

文章题图:维基百科

拓展阅读

被褐怀玉的丽星鹩鹛:一个鸟类新科的诞生

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The End

发布于2014-03-12, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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Robbi

鸟类生态学博士生

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