4月2日，以我國科學(xué)家為主導(dǎo)的“萬種鳥類基因組計(jì)劃”發(fā)布了第二階段的研究成果，研究團(tuán)隊(duì)基于計(jì)劃第一階段所構(gòu)建的現(xiàn)生鳥類基因組圖譜，重建了現(xiàn)生鳥類演化的生命之樹。該研究厘清了現(xiàn)生鳥類各類群之間的關(guān)系，提出了新的分類方案，解決了鳥類類群關(guān)系長達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的爭議，為正確理解鳥類物種演化及復(fù)雜性狀演化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。相關(guān)內(nèi)容已發(fā)表在《自然》雜志。

新鳥小綱是當(dāng)今鳥類主體

現(xiàn)生的鳥類有超過1萬種，在生物分類學(xué)上屬于鳥綱中的新鳥亞綱，大致可以分為古顎類和今顎類兩個(gè)主要類群。

其中，古顎類里包含了大量無法飛行的鳥類，如非洲的鴕鳥、澳洲的鴯鹋和新西蘭的鷸鴕等等。今顎類則又分為雞雁小綱與新鳥小綱兩大分支，前者包括了我們熟悉的雞、鴨和雁等，而后者則是當(dāng)今鳥類的主體，包括了95%的現(xiàn)生鳥類。

“新鳥小綱在歷史上曾經(jīng)經(jīng)歷了快速的物種大爆發(fā)，在不到1000萬年里分化出大量的新的鳥類類群，基本奠定了當(dāng)下全球鳥類物種多樣性的格局。”論文通訊作者、浙江大學(xué)生命演化研究中心教授張國捷告訴記者，但是由于分化時(shí)間很短，為我們梳理各種鳥類的演化地位，以及不同類群之間關(guān)系帶來了極大挑戰(zhàn)，導(dǎo)致對現(xiàn)生鳥類的分類在“目”和“科”級別上極其混亂，缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識。

論文共同作者、浙江大學(xué)生命演化研究中心的馮少鴻研究員進(jìn)一步解釋，快速的輻射性演化是祖先物種在較短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)出多個(gè)物種類群的過程。然而在這個(gè)過程中，存在著基因不完全譜系分流、分化后跨物種雜交等現(xiàn)象，會使類群間的親緣難以判定。

元素鳥類成為全新類群

生命之樹是理解物種演化的關(guān)鍵，是理解復(fù)雜性狀多樣化、生物多樣性的重要基石。

在過去100多年里，鳥類系統(tǒng)分類學(xué)的研究人員通過不同數(shù)據(jù)類型，例如，形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)、線粒體數(shù)據(jù)、少量蛋白質(zhì)編碼基因序列數(shù)據(jù)和鳥類物種基因組數(shù)據(jù)等等，對新鳥小綱主要類群之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，提出了各種各樣的觀點(diǎn)，也產(chǎn)生了許多爭議。這也使得新鳥小綱內(nèi)部的演化關(guān)系，成為鳥類系統(tǒng)發(fā)育尚未厘清的重要問題之一。

本次研究以更為合理的全基因組范圍篩選的基因間區(qū)比對序列數(shù)據(jù)集，重新構(gòu)建了現(xiàn)生鳥類的系統(tǒng)發(fā)育樹，提供了一套新的鳥類分類劃分方案。

新的鳥類生命之樹將新鳥小綱劃分為四大分支。第一個(gè)分支是以火烈鳥與??（pìtī）為代表的奇跡鳥類。第二大分支是包含了鴿、鴇與杜鵑的鴿鴇類。第三大分支是囊括了南鳥類和非洲禽類的陸鳥類，前者包括雀鳥、鸚鵡、叫鶴和隼等，后者包括海雕、鷹、美洲鷹，以及鴟鸮（chīxiāo）和啄木鳥等。

第四大分支是元素鳥類，也是這次研究提出的全新類群，這個(gè)命名源自拉丁語中的“elementum”（元素）和“aves”（鳥）。它既包括了主要在水域活動的企鵝、潛鳥、信天翁等鷺形類、鶴形類鳥類，也包括了主要在陸地活動的麝雉等，還有更擅長在天空活動的夜鷹和雨燕等夜鷹目鳥類。由于對應(yīng)水、土和氣三種古典元素，因此得名。

“我們的研究校正了前人研究的認(rèn)識誤區(qū)，對之前認(rèn)為的演化關(guān)系進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整。”論文共同作者、中國科學(xué)院大學(xué)的博士研究生陳光霽補(bǔ)充說，過去的研究將這幾類鳥類分散在不同的演化分支里，但此次研究結(jié)果表明它們其實(shí)來自一個(gè)單系群，也就是由相同的祖先分化而來。

確定鳥類輻射性演化時(shí)間

早期新鳥類經(jīng)歷的快速輻射性演化事件誕生了現(xiàn)生鳥類數(shù)十個(gè)主要類群，但輻射性演化發(fā)生時(shí)間卻一直備受爭論。之前的分子生物學(xué)研究可以推定這一事件發(fā)生在白堊紀(jì)末期那次大滅絕事件附近，但不能判定是在大滅絕之前還是之后。

“大規(guī)模幸存”假說認(rèn)為，新鳥類群的輻射性演化發(fā)生這一大滅絕事件之前，也就是新鳥類先發(fā)生了快速輻射演化，然后多個(gè)新鳥類類群在希克蘇魯伯隕石撞擊引起的全球變化中幸存下來。

而另一種“大爆炸”假說則認(rèn)為，新鳥類群的快速分化是發(fā)生在大滅絕事件之后，也就是得益于大滅絕事件空置出來的生態(tài)位，早期的新鳥類發(fā)生了快速的輻射適應(yīng)演化。現(xiàn)有的化石證據(jù)更加支持后一種觀點(diǎn)。

“新構(gòu)建的鳥類系統(tǒng)發(fā)育時(shí)間樹，支持大量的新鳥類群是在白堊紀(jì)—古近紀(jì)界線后發(fā)生快速輻射性演化的觀點(diǎn)。”馮少鴻介紹說，我們還發(fā)現(xiàn)在大滅絕事件后，早期新鳥類的有效種群大小發(fā)生了急劇擴(kuò)張，堿基替換率和相對腦容量急劇上升，而體重急劇降低等一系列變化。這也支持了新鳥類的多樣化是適應(yīng)新興生態(tài)位而發(fā)生快速輻射性演化的假說。

“此外，我們還定位了鳥類的另一個(gè)輻射性演化事件。這一輻射演化事件發(fā)生在距今大約2240萬年的古近紀(jì)-新近紀(jì)界線之后，導(dǎo)致了雀形目鳥類演化出了超過6000個(gè)物種，使得雀形目成為現(xiàn)代鳥類的第一大類群。”馮少鴻如是說。

（記者 胡利娟 文中圖片均由受訪者提供）