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中国科学家领衔国际研究 揭鸟类进化史

2014年12月12日 07:42 来源于 财新网
张国捷对财新记者表示,鸟类的具体进化过程困扰了科学界几百年的时间,尤其是对鸟类物种“大爆炸”式出现的时间,科学界一直以来的假说由这项研究给出了答案

  【财新网】(记者 崔筝 实习记者 罗国平)鸟类是如何演化为了如今的模样?一系列最新的研究回答了这个问题。

  2014年12月12日,美国著名学术期刊《科学》杂志一次性发表了8篇关于鸟类演化树(tree of life)最新研究的文章,揭示了迄今为止最可靠、全面的鸟类的“生命之树”。

  这项大型比较基因组学研究通过对48种鸟类基因组排序的研究,在许多鸟类演化相关问题上提出了新观点,并基于全基因组数据构建了有史以来最高可信度鸟类分子演化树——即鸟类是如何演化到今天的,前所未有的解决了对早期鸟类演化关系历史争论。而这项受世界瞩目的研究的三位领头人中,有一位年轻的中国科学家。

  由来自华大基因和中国国家基因库的张国捷,美国杜克大学和霍华德休斯医学研究所的恩里克·哈维斯(Erich D. Jarvis),丹麦自然历史博物馆的托马斯·吉尔伯特(M. Thomas P. Gilbert)领导的国际鸟类基因组联盟完成了48只鸟类物种的基因组测序、组装和全基因组比较分析。这48只鸟包括乌鸦,鸭,隼,鹦鹉,企鹅,朱鹮,啄木鸟,鹰等,囊括了现代鸟类的主要分枝。

  该项目进一步强化了鸟类的物种“大爆炸”理论,即鸟类物种的大规模出现,是在6000万年前恐龙灭绝之后的1000万至1500万年间出现的。该项目也指出,从鹦鹉、鸣禽到猛禽,现在许多常见鸟类的共同的祖先,曾是处于食物链顶端的食肉动物。

  这一系列研究还解释了一些关于鸟类进化中科学界存疑的有趣问题:例如,在其中一篇论文中,早期鸟类产生了分化的原因;而另一篇研究则证实了,现代鸟类与鳄鱼和恐龙有共同的祖先,其他的一系列最新研究还包括,鸟类性染色体的进化、鸟类是怎样逐渐发展出鸣叫功能,以及与人类发声进化的关系,以及鸟类的牙齿是如何在漫长的生命演化过程中消失的,等等。

  “物种从何而来,如何演化,如何发展,是生物演化研究中最基础的问题。基因组的应用使我们得以重现历史,回答这些最根本的科学问题。”张国捷表示,“这是迄今为止对同一类群物种最大规模的基因组演化历程分析,也是我们利用比较基因组学揭示生物宏观演化历史的重要一步。”

  这个项目的成果包括28篇研究论文,其中8篇同时在最新一期《科学》杂志上同时发表。其他20篇研究论文则发表一系列其他期刊上。

  “这项研究考察了每一种当代大型鸟类系谱下的至少一种基因,研究重点分布在两篇最重要的论文上,”《科学》杂志的资深编辑罗拉·赞恩(Laura Zahn)评论,“他们研究了鸟类生物学和进化学上的遗传因素,解决了争议颇多的现存鸟类主要群体之间的关系问题。”

  这个大型的比较基因组项目耗时4年,来自20个不同国家、约80个机构的数百名科学家参与其中,200多名科学家来自世界上20多个国家,80多家机构,包括华大基因,哥本哈根大学,杜克大学,德克萨斯大学奥斯汀分校,史密森尼博物院,中国科学院,路易斯安那州立大学等众多学校和机构。

  项目组采用了超级计算机来处理所有数据,张国捷在接受财新记者采访时表示,项目的计算量非常惊人,整合了华大基因,慕尼黑超级计算中心,德克萨斯高级计算中心和圣地亚哥高级计算中心的几个超级计算中心进行并行计算才得以完成。

  “这是中国科学家第一次发起和主导如此之大的国际研究,并有一系列的研究成果以专刊的形式在《科学》杂志发表”。张国捷对财新记者表示,鸟类的具体进化过程困扰了科学界几百年的时间,尤其是对鸟类物种“大爆炸”式出现的时间,科学界一直以来的假说由这项研究给出了答案。

  “这是历史性的一刻。”另一位领头科学家哈维斯表示,“随着样本量的扩大,基因组数据的增多,越来越多的关键问题可以被回答。

责任编辑:任波 | 版面编辑:黄玉婷
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