生物世界

4月2日，以我国科学家为主导的“万种鸟类基因组计划”发布了第二阶段的研究成果，研究团队基于计划第一阶段所构建的现生鸟类基因组图谱，重建了现生鸟类演化的生命之树。该研究厘清了现生鸟类各类群之间的关系，提出了新的分类方案，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及复杂性状演化奠定了坚实基础。相关内容已发表在《自然》杂志。

新鸟小纲是当今鸟类主体

现生的鸟类有超过1万种，在生物分类学上属于鸟纲中的新鸟亚纲，大致可以分为古颚类和今颚类两个主要类群。

其中，古颚类里包含了大量无法飞行的鸟类，如非洲的鸵鸟、澳洲的鸸鹋和新西兰的鹬鸵等等。今颚类则又分为鸡雁小纲与新鸟小纲两大分支，前者包括了我们熟悉的鸡、鸭和雁等，而后者则是当今鸟类的主体，包括了95%的现生鸟类。

“新鸟小纲在历史上曾经经历了快速的物种大爆发，在不到1000万年里分化出大量的新的鸟类类群，基本奠定了当下全球鸟类物种多样性的格局。”论文通讯作者、浙江大学生命演化研究中心教授张国捷告诉记者，但是由于分化时间很短，为我们梳理各种鸟类的演化地位，以及不同类群之间关系带来了极大挑战，导致对现生鸟类的分类在“目”和“科”级别上极其混乱，缺乏统一的认识。

论文共同作者、浙江大学生命演化研究中心的冯少鸿研究员进一步解释，快速的辐射性演化是祖先物种在较短时间内爆发出多个物种类群的过程。然而在这个过程中，存在着基因不完全谱系分流、分化后跨物种杂交等现象，会使类群间的亲缘难以判定。

元素鸟类成为全新类群

生命之树是理解物种演化的关键，是理解复杂性状多样化、生物多样性的重要基石。

在过去100多年里，鸟类系统分类学的研究人员通过不同数据类型，例如，形态学数据、线粒体数据、少量蛋白质编码基因序列数据和鸟类物种基因组数据等等，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。这也使得新鸟小纲内部的演化关系，成为鸟类系统发育尚未厘清的重要问题之一。

本次研究以更为合理的全基因组范围筛选的基因间区比对序列数据集，重新构建了现生鸟类的系统发育树，提供了一套新的鸟类分类划分方案。

新的鸟类生命之树将新鸟小纲划分为四大分支。第一个分支是以火烈鸟与䴙䴘（pìtī）为代表的奇迹鸟类。第二大分支是包含了鸽、鸨与杜鹃的鸽鸨类。第三大分支是囊括了南鸟类和非洲禽类的陆鸟类，前者包括雀鸟、鹦鹉、叫鹤和隼等，后者包括海雕、鹰、美洲鹰，以及鸱鸮（chīxiāo）和啄木鸟等。

第四大分支是元素鸟类，也是这次研究提出的全新类群，这个命名源自拉丁语中的“elementum”（元素）和“aves”（鸟）。它既包括了主要在水域活动的企鹅、潜鸟、信天翁等鹭形类、鹤形类鸟类，也包括了主要在陆地活动的麝雉等，还有更擅长在天空活动的夜鹰和雨燕等夜鹰目鸟类。由于对应水、土和气三种古典元素，因此得名。

“我们的研究校正了前人研究的认识误区，对之前认为的演化关系进行了较大幅度的调整。”论文共同作者、中国科学院大学的博士研究生陈光霁补充说，过去的研究将这几类鸟类分散在不同的演化分支里，但此次研究结果表明它们其实来自一个单系群，也就是由相同的祖先分化而来。

确定鸟类辐射性演化时间

早期新鸟类经历的快速辐射性演化事件诞生了现生鸟类数十个主要类群，但辐射性演化发生时间却一直备受争论。之前的分子生物学研究可以推定这一事件发生在白垩纪末期那次大灭绝事件附近，但不能判定是在大灭绝之前还是之后。

“大规模幸存”假说认为，新鸟类群的辐射性演化发生这一大灭绝事件之前，也就是新鸟类先发生了快速辐射演化，然后多个新鸟类类群在希克苏鲁伯陨石撞击引起的全球变化中幸存下来。

而另一种“大爆炸”假说则认为，新鸟类群的快速分化是发生在大灭绝事件之后，也就是得益于大灭绝事件空置出来的生态位，早期的新鸟类发生了快速的辐射适应演化。现有的化石证据更加支持后一种观点。

“新构建的鸟类系统发育时间树，支持大量的新鸟类群是在白垩纪—古近纪界线后发生快速辐射性演化的观点。”冯少鸿介绍说，我们还发现在大灭绝事件后，早期新鸟类的有效种群大小发生了急剧扩张，碱基替换率和相对脑容量急剧上升，而体重急剧降低等一系列变化。这也支持了新鸟类的多样化是适应新兴生态位而发生快速辐射性演化的假说。

“此外，我们还定位了鸟类的另一个辐射性演化事件。这一辐射演化事件发生在距今大约2240万年的古近纪-新近纪界线之后，导致了雀形目鸟类演化出了超过6000个物种，使得雀形目成为现代鸟类的第一大类群。”冯少鸿如是说。

（文中图片均由受访者提供）

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