Science:远古DNA解答150年进化谜题

时间:2014年5月26日
来源:生物通

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澳大利亚阿德莱德大学发表在5月23日《科学》(Science)杂志上的一项研究表明,与新西兰几维鸟(kiwi,又译做奇异鸟、鹬鸵)关系最近的近亲并非是从前认为的鸸鹋(emu)。相反,小型的几维鸟与2-3米高、257公斤重已灭绝的马达加斯加象鸟)关系最为密切。令人惊奇的是,研究推断出这两种不能飞的鸟都曾经会飞。

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生物通报道  澳大利亚阿德莱德大学发表在5月23日《科学》(Science)杂志上的一项研究表明,与新西兰几维鸟(kiwi,又译做奇异鸟、鹬鸵)关系最近的近亲并非是从前认为的鸸鹋(emu)。相反,小型的几维鸟与2-3米高、257公斤重已灭绝的马达加斯加象鸟(elephant bird)关系最为密切。令人惊奇的是,研究推断出这两种不能飞的鸟都曾经会飞。

这项由阿德莱德大学远古DNA中心(ACAD)完成的新研究,解答了一个150年的、有关巨大的、不能飞的“平胸”鸟类起源的进化谜题。现存的平行鸟包括鸵鸟、鸸鹋、鹤鸵、鶆鴁(美洲鸵鸟)、几维鸟等,它们遍布南部大陆。平胸鸟中还包括一些世界上最巨大的鸟类,例如已灭绝的新西兰恐鸟(moa)和马达加斯加象鸟。

长期以来人们认为,在过去的1.3亿年里南部大陆的分离导致一些不能飞的鸟隔离而形成了不同的平胸鸟物种。

从新西兰Te Papa Tongarewa博物馆保存的两只象鸟骨骼中抽提出远古DNA,揭示出了其与几维鸟具有密切的遗传联系,尽管两者之间的地理学、形态学和生态学存在显著的差异。

这项工作的完成者、阿德莱德大学远古DNA中心博士生Kieren Mitchell说:“研究结果出乎意料之外,它表明了平胸鸟类必定是通过飞行散布于世界各地。”

这些结果校正了阿德莱德大学远古DNA中心主任Alan Cooper教授在上世纪90年代所做的研究,当时证实澳大利亚鸸鹋和鹤鸵是几维鸟关系最密切的现存近亲。Cooper教授:“最终弄清了真相真是太好了,新西兰人惊讶且沮丧的发现这一国鸟似乎是澳大利亚的移民。我只能为经历了这么长的时间而抱歉!”

该研究小组利用象鸟的DNA估计了平胸鸟物种彼此分离的时间。“证据表明会飞的平胸鸟祖先刚好是在恐龙灭绝后,哺乳动物体积显著增大成为优势群体之前分散于世界各地,”Cooper说。

“我们认为平胸鸟利用了这一狭窄的机会窗变成了大型食草动物,在大约5000万年前哺乳动物变大之时,就再没有其他的鸟类尝试这种想法,除了生活在无哺乳动物岛屿上的鸟,如渡渡鸟。”

共同作者、南澳大利亚博物馆和阿德莱德大学的Mike Lee教授说:“我们现在可以了解平胸鸟的进化史为什么一直是一个棘手的难题。它们中的许多独立地集聚在非常相似的横剖面线图上,使得分析它们的历史变得复杂。”

共同作者、弗林德斯大学的Trevor Worthy 博士说:“最近我们发现了小型几维鸟祖先的一些化石,我们认为在不是太久之前几维鸟有可能具有飞行能力。遗传结果支持了这种解释,证实了当几维鸟到达新西兰时它们会飞。”

“这也解释了为何几维鸟仍旧体型较小。在它们到达新西兰时,恐鸟已经成为了大型的食草动物,迫使几维鸟维持小型体积,成为了食虫和夜行动物。”

新西兰Te Papa国家博物馆Alan Tennyson说:“新西兰几维鸟是这个国家文化和遗产的一个组成部分。利用Te Papa的科学收藏来解开其起源的秘密是很合适的。”(延伸阅读:Science封面文章:进化过程是否可以重来?

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Ancient DNA reveals elephant birds and kiwi are sister taxa and clarifies ratite bird evolution

The evolution of the ratite birds has been widely attributed to vicariant speciation, driven by the Cretaceous breakup of the supercontinent Gondwana. The early isolation of Africa and Madagascar implies that the ostrich and extinct Madagascan elephant birds (Aepyornithidae) should be the oldest ratite lineages. We sequenced the mitochondrial genomes of two elephant birds and performed phylogenetic analyses, which revealed that these birds are the closest relatives of the New Zealand kiwi and are distant from the basal ratite lineage of ostriches. This unexpected result strongly contradicts continental vicariance and instead supports flighted dispersal in all major ratite lineages. We suggest that convergence toward gigantism and flightlessness was facilitated by early Tertiary expansion into the diurnal herbivory niche after the extinction of the dinosaurs

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