海鷗與丹頂鶴居然是近親？浙大研究將改寫教科書

海鷗與丹頂鶴、老鷹與貓頭鷹，這幾組看似“風馬牛不相及”的鳥類，不久前剛認上親。

浙江大學生命演化研究中心張國捷教授聯合國內外學者，正在組織收集世界上現生一萬多種鳥類的基因組及形態信息，旨在構建起鳥類物種的“生命之樹”。

正是因為這項萬種鳥類基因組計劃（B10K），科研人員進一步為全球鳥類的分類提供框架，揭示整個鳥綱物種的類群變化歷史。

“這項工作極大地改變了教科書里對鳥類類群的分類和關系論述，并將調整博物館對鳥類的分類整理。”張國捷說。

“盲人摸象”的錯誤

不同的鳥類如何起源、在哪起源？鳥類從恐龍祖先演化而來后，如何分化出只有4至5厘米大小的蜂鳥和體型龐大的鴕鳥？部分鳥類例如企鵝究竟在什么時候丟失了飛行能力，又是如何丟失的？這些問題一直困擾著全世界的科學家們。

達爾文提出共同祖先理論和自然選擇學說之后，博物學家們就試圖對全世界各種鳥類分類。然而，鳥類如何分類、不同鳥類之間有著怎樣的親緣關系，這些問題在過去長達一個多世紀的爭論中仍舊沒有定論。

盡管通過DNA分子數據成功地解決了其他許多生物類群的分類和構樹難題，但面對多姿多彩的鳥類世界，科學家們依舊一籌莫展。不同的學者使用不同的數據進行建構，會給出截然不同的分類關系，基于此的研究也好像是“盲人摸象”，并不準確。這為鳥類相關的研究蒙上了一層厚厚的陰影，過去基于錯誤的鳥類分類關系所開展的研究，得到的許多結論可能是有問題的。

于是，張國捷聯合各領域的專家學者，基于B10K計劃“科”級別階段收集的基因組數據，對全世界鳥類218個科類群構建“生命之樹”，覆蓋了全球所有現生鳥科的92%。

重構生命之樹的意義在哪里？

“生命之樹是我們開展比較生物學研究的基礎，它告訴我們一個物種從哪個祖先分支里分化出來、什么時候開始出現，也為我們推斷一個生物學性狀的演化提供基礎。”張國捷解釋道，“構建生命之樹這就像在畫歷史地圖，告訴我們在漫長的生命演化過程里，什么時間發生了什么事。”

全基因的“滴血認親”

“界門綱目科屬種”，是傳統的生物學分類層級。而張國捷團隊對“鳥類生命之樹”的構建，則在此基礎上進一步為全球鳥類的分類提供框架，揭示整個鳥綱里不同子類群的演變歷史。

這次研究，團隊基于更為合理的全基因組的數據，對介于不同的“目”和“科”之間的分類關系進行研究，為現存于世的所有鳥類類群進行了“滴血認親”，提供了一套新的鳥類分類劃分方案，揭示各種鳥類之間的親緣關系，為后續的分析提供了重要基礎。

張國捷團隊和與合作者以基因間區比對序列數據集為基礎，將6000多萬年前的鳥類大爆發后“輻射性演化”產生的新鳥小綱劃分為四大分類。分別是以火烈鳥為代表的奇跡鳥類，包含了鴿子與杜鵑的鴿鴇類，囊括了麻雀、鸚鵡、鷹等的陸鳥類，以及元素鳥類。

其中元素鳥類是張國捷團隊全新提出的新類群概念。

元素鳥類是一個介于“綱”和“目”之間的大類群，包含了10個“目”。既有主要在水域活動的海鷗、丹頂鶴等鶴形類鳥類與企鵝、信天翁等鷺形類鳥類，也包括世界上獨一無二的、翅膀上有爪子的圭亞那國寶麝雉等主要在陸地活動的鳥類，還有擅長在天空活動的夜鷹和雨燕等夜鷹目鳥類；分別對應水、土和氣三種古典元素，因此得名。

張國捷說：“新的分類系統獲得了大部分基因組信息的支持，更客觀的反映了一億多年來鳥類的分化歷程。這一新的鳥類生命之樹，為進一步對現生所有鳥類開展分類提供了更為可信的框架體系，揭示了整個鳥綱的類群演變歷史，為鳥類起源和演化規律的研究開啟新征程。”

鳥類的大規模出現是在何時？

95%的現生鳥類都屬于新鳥類，它們共同的祖先在歷史上經歷了一次物種大規模爆發，即在不到1千萬年的極短時間內快速的演化出了大量的新物種。這一輻射性演化事件出現在物種大滅絕之前還是之后，科學界一直存在著兩種不同的假說。

“大規模幸存”假說認為，在6600多萬年以前發生的物種大滅絕事件之前，新鳥類就已經發生了快速輻射演化，并在后來劇烈的全球變化中幸存下來；而“大爆炸”假說則認為，新鳥類群的快速分化發生在大滅絕事件之后，早期的新鳥類在擴散到滅絕事件空出的新生態位后發生了快速的輻射適應演化。

奇跡鳥類（火烈鳥總目）

鴿鴇類

元素鳥類

陸鳥類

部分化石證據更加支持后一種觀點，但是早先開展的小范圍基因分類相關研究卻支持第一種觀點。

而張國捷團隊基于本次研究構建的鳥類系統發育樹，對鳥類演化歷史做了更精確的時間斷代，為發生在物種大滅絕之后的“大爆炸”假說觀點提供了強有力地支持。本研究還發現，新鳥類在輻射演化過程中，相對于祖先類群出現了腦容量急劇上升、體重急劇降低等一系列變化，體現出新鳥類適應恐龍大滅絕后擁有更多生存空間的特點，這也進一步支持論證了這個假說。

這項研究于北京時間4月2日凌晨發表在了國際頂級期刊《自然》上。哥本哈根大學Josefin Stiller助理教授為文章第一作者。浙江大學生命演化研究中心張國捷教授，美國加州大學圣迭戈分校Siavash Mirarab副教授與Josefin Stiller助理教授為文章的共同通訊作者。