За Чарлз Дарвин птиците предложиха прозорец към процеса на естествен подбор - и в крайна сметка - еволюцията. След като забеляза забележителното изменение на човките сред финките на островите на Галапагоските острови през 1830-те, британският натуралист отбеляза: „Виждайки тази градация и многообразие на структурата в една малка, близко свързана група птици, човек наистина би могъл да се досети, че от първоначалния малобройност на птиците в този архипелаг, един вид е взет и модифициран за различни цели. ”Въпреки това повече от 150 години след Дарвин, еволюционните връзки между птиците остават непреодолима загадка.
Свързано съдържание
- Тази птица от 99 милиона години съжителства с динозаврите
Този месец коалиция от университетски и правителствени учени за птици ще започне амбициозни усилия за разплитане на тези отношения с току-що стартиралия проект OpenWings. Финансиран от Националната научна фондация, проектът има за цел да създаде пълноценно дърво на живота или филогения за птиците в света. Чрез събиране на генетична информация за всички 10 556 вида птици, изследователите се надяват да създадат по-добра картина за това как нашите сега съществуващи приятели от птиците са се развили от предшестващите ги динозаври и как могат да се справят в бъдеще.
„Знаем, че в дървото на птиците има неравности“, казва Тери Чесър, научен зоолог и член на отдела за биологично проучване на USGS, който работи в Националния природонаучен музей. На някои места по дървото птиците се отклоняват една от друга на различни клони много по-бързо, отколкото на други места - различни линии, диверсифициращи се по-бързо и може би различни скорости на промяна в зависимост от периода на историята. Някои характеристики като оперение или тип тяло са свързани с някои от тези промени, но не се знае точно как.
Проектът също има потенциал да промени настоящите разбирания за развитието на птиците, включително големи въпроси за това кога птиците започнаха да се развиват от динозаврите. Някои учени смятат, че птиците и динозаврите са започнали да се разделят преди събитието на изчезване на Кредата и Палеогена преди около 66 милиона години, което убиваше сухопътните динозаври, докато други смятат, че птиците и птиците динозаври още не са били посочени по това време. Създаването на пълна филогения на птиците вероятно ще разреши този спор или поне ще предложи нови доказателства. Екипът на проекта OpenWings ще работи с палеонтолог за интегриране на изкопаеми доказателства, казва Чесер.
Проектът има за цел да бъде най-пълното птиче дърво от живота до момента и е първият, който се прави на група гръбначни животни. Понастоящем Чесер казва, че когато хората се опитват да съберат дърво за птици, „в крайна сметка правят дърво с много липсващи данни“ и добавят в видове, които нямат данни, които посочват къде трябва да отидат, като имат предвид техните текущи таксономии, които бяха решени въз основа на наблюдателни, а не генетични характеристики. Друг проект, B10k, се опитва да последователно завърши „референтни геноми“ за всички видове птици, но засега има само около 300.
Правенето на референтни геноми е гигантска задача, докато това, което проектът OpenWings ще направи, е малко по-управляемо, казва Ребека Кимбол, еволюционен биолог от Университета на Флорида, която е сътрудник на проекта OpenWings. Това също ще бъде отворен достъп, което означава, че орнитолозите от цял свят могат да използват резултатите - които ще бъдат публикувани, тъй като те са начертани, а не в една партида в края на проекта - за да разгледат по-дълбоко конкретни клонове от семейството на птиците дърво. Някои по-слабо разбирани групи птици „заслужават повече фокус, отколкото ние ще можем да им дадем в това мащабно проучване“, казва Кимбол.
„Поотделно, всички ние имаме видове [птици], които обичаме и от които се интересуваме“, казва тя, но задаването на големи въпроси означава, че е невъзможно изследователите да се справят с конкретни семейства птици в проекта OpenWings. Предоставянето на данни с отворен достъп означава, че работата вероятно все още ще бъде свършена, казва тя.
Разрушени орехи. Отделението за птици на Smithsonian поддържа и третата по големина колекция от птици в света, с над 625 000 екземпляра. (NMNH / Smithsonian институция) Секретирането на генетична информация за повече от 10 000 вида птици все още е мащабно начинание и нещо, което стана възможно само благодарение на последните постижения в генетичния анализ, казва Чесер. За да проведат това широкообхватно проучване, изследователите ще трябва да въведат нула в специфични ДНК последователности, които се наричат "ултраконсервирани" региони. Тези региони на ДНК са тези, които са издържали от предишни събития от спецификации, когато нови видове птици дойдоха да седнат на нови клони на дървото и предлагат начин да се погледнат назад в генетичните връзки.
Този проект не би бил възможен без внимателните усилия за събиране и съхранение на музеите, казва Чесер. Сътрудниците на OpenWings представляват институции с огромни колекции от екземпляри от птици, включително Полевия музей по естествена история, Американския музей по естествена история и Националния музей по естествена история на Smithsonian Institution. Те включват и бързоразрастващи се колекции в университети - особено в Канзаския университет и в Музея по естествени науки на Студентския университет в Луизиана.
От 80-те години на миналия век, казва Кимбол, музеите съхраняват ДНК образци от образците в своите колекции, заедно с обработените тела на самите екземпляри. За много видове оттам ще идва генетичният материал. В други случаи, когато екземпляри са били събрани преди това да стане норма, Кресър казва, че ще разчитат на неочаквана част от птиците: техните талони. Най-добрият начин да се получат генетични доказателства от запазен екземпляр, който е намерен досега, казва той, „е да отрежете парче от подложките на пръстите на птиците“.
Към този момент изследователите на проекти все още установяват кои институции имат екземпляри от какви птици, казва Кресър. Повечето проучвания от този вид използват десетки или стотици видове - подобно на проучване от 2015 г., публикувано в Nature, което положи основите, като направи дърво на живота за 198 вида птици. Координирането на хиляди отнема малко повече работа, особено когато сте в екип, представляващ 10 основни участващи институции.
Ерич Джарвис, невролог от университета Рокфелер, който ръководи B10K, каза на Елизабет Пениси на Science, че според него само подходът на целия геном може да генерира стабилно дърво за птиците, тъй като обхваща всички видове генетична информация, кодирана в ДНК на птицата., Но други учени признаха пред Pennisi, че това е значително подобрение на това, което сега имат изследователите на птици: това и е напълно финансирано, което B10K не е.
„Това показва ефикасността и фундаменталното значение на продължаващите усилия за събиране на музея“, казва еволюционният орнитолог от Йейлския университет Ричард Пръм, съавтор на документа за 2015 г. „Този консорциум включва повечето от най-големите колекции от естествени тъкани в света“, казва Пръм, който не участва в проекта OpenWings.
Пръм добавя, че е време някой да създаде пълна филогения на птиците. С новата генетична технология тя е по-изпълнима от всякога, дори мащабът да е безпрецедентен, казва той. В края на краищата, методите вече съществуват: просто е въпрос на всичко. Този вид работа има потенциал да промени начина, по който се разбират птиците, което има значение за тяхното опазване, както и тяхната еволюционна история.
Идеите на Дарвин за еволюцията се основавали на наблюдаваните характеристики на неговите перчи. Но отвъд тези наблюдателни характеристики са слоеве и слоеве на генетични взаимоотношения и без познание за генетиката те са били скрити от него. С тази нова технология е възможно да се види как дори видовете, които изглеждат и действат различно, могат да бъдат тясно свързани. Правенето на цяло дърво ще "напредне в изучаването на филогенетиката", казва Чесер, но също така ще помогне за опазването по пряк начин.
„Един от критериите, често използвани при планирането на опазването, е филогенетичната отличителност“, казва той, „такава, че районите, които включват видове в техните собствени отделни еволюционни клонове, често получават по-голяма тежест при планирането на опазването.“ Проектът OpenWings ще покаже как филогенетично се различават различни видове наистина са. „Тази информация трябва да бъде много полезна за природозащитниците при извършване на оценки на кои райони или видове да дават приоритет“, казва той
