基因组图谱全面揭秘鸟类演化“大爆炸”历程(2)

　　清晰绘制鸟类家族关系树

　　以往生物学家利用部分DNA测序、解剖学或行为学的特征均无法构建出明确的鸟类家族树。研究人员解释说，由于现代鸟类在早期快速形成物种，扩张的时间很短，物种间单个基因的水平上没有演化出足够多的序列差异，因此仅用少量的DNA序列很难提供足够的信号确定物种间的亲缘关系。另外，由于许多物种可以演化出类似的形态或行为，这为利用解剖学和行为学特征进行物种树构建制造了许多障碍。

　　为了解决现代鸟类分化时间及其之间关系的问题，研究人员决定采用全基因组DNA序列来推断鸟类物种树。通过全基因组数据的方法推断出的鸟类物种树发展史，与之前得到的结果有巨大差异。研究发现，单纯使用编码蛋白基因来构建演化树与真实物种树具有极大的差异，因此还需要利用非编码序列，包括基因间区。研究还发现，编码蛋白序列在一些具有相似生活史的物种之间存在有意思的趋同演化现象。

　　新的鸟类物种树彻底解决了今颚总目（新鸟），即鸟类主干的早期分支问题，还对一些长期争议的关系给以确切的结论。比如，新的研究结果支持水生鸟类有3次独立起源；主要陆生鸟类如鸣鸟、鹦鹉、啄木鸟、猫头鹰、鹰和隼等都来自同一祖先——顶级的捕食者，这类生物同时也是一种曾生存于美洲的巨型恐怖鸟（又称骇鸟）的祖先。

　　研究人员表示，基因组测序技术的日渐成熟和成本下降，以及构建演化树计算方法和比较基因组学等的发展，使得他们能比过去更好地解决这些科研难题。

　　由于每个物种约有1.4万个同源基因，鉴于这一数据集的庞大和分析的复杂性，研究人员采用了几个新的方法来构建鸟类演化树。研究人员称，构建鸟类物种树一次计算大约一个CPU要跑300年才能完成，因此这是一次前所未有的大数据分析的计算挑战。其中一些分析甚至需要太字节内存的超级计算机。

　　更新鸟类演化的诸多论断

　　全基因组分析的结果推翻以前的一些研究结论。此前研究推测现代鸟类的大爆发发生在6600万年前大灭绝事件之前的1000万年至8000万年左右。然而新的分析表明，现代鸟类的爆发应该发生在白垩纪物种大灭绝之后1000—1500万年以内，虽然这一时期覆灭了地球上几乎所有的恐龙，部分鸟类却存活下来。