«Дерево жизни» всех птиц определили после 10 лет исследования

Великолепный лирохвост – одна из самых талантливых певчих птиц. Автор: Майкл Ли, Университет Флиндерса и Музей Южной Австралии.

Крупнейшее в истории исследование генома птиц позволило получить удивительно четкую картину генеалогического древа птиц. Наше исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature, показывает, что большинство современных групп птиц впервые появились в течение 5 миллионов лет после вымирания динозавров.

Птицы – большая часть нашей жизни, признак природы даже в городах. Они популярны среди широкой публики и хорошо изучены учеными. Но поместить всех этих птиц в генеалогическое древо оказалось удручающе сложно.

Проанализировав геномы более чем 360 видов птиц, наше исследование выявило фундаментальные связи между основными группами ныне живущих птиц.

Новое генеалогическое древо опровергает некоторые предыдущие представления о взаимоотношениях птиц, а также раскрывает некоторые новые группы.

Разрешение запутанных отношений

Предыдущие исследования показали, что генеалогическое древо птиц имеет три основные ветви. В первую ветвь входят тинамусы и бескилевые, к которым относятся нелетающие птицы, такие как эму, киви и страус.

Во втором отделении обитают наземные и водоплавающие птицы — куры, утки и так далее. Все остальные птицы сидят на третьей ветви, известной как Неоавы, к которой относятся 95% видов птиц.

В ветвь Неоав входят десять групп птиц. Большинство из них биологи назвали «Великолепной семеркой»: наземные, водоплавающие, тропические птицы, кукушки, козодои, голуби и фламинго. Остальные три группы известны как «сироты» и включают куликов, журавлей и гоацинов, вид из Южной Америки.

Отношения между этими десятью группами, особенно сиротами, было невероятно трудно разрешить. Наше исследование генома показывает, что решение вполне достижимо.

Встречайте «Elementaves»

Наше исследование генома выявило новую группу птиц, которую мы назвали «Elementaves». Эта группа, названная в честь четырех древних элементов земли, воздуха, воды и огня, включает в себя птиц, хорошо приспособленных к успеху на суше, в небе и в воде. Некоторые из птиц имеют имена, связанные с солнцем, представляющим элемент огня. В группу Elementaves входят колибри, кулики, журавли, пингвины и пеликаны.

Древо жизни птиц, основанное на геномах 363 видов птиц. Основные группы птиц обозначены на дереве цветом. Автор: Картины Джона Фьелдсо, Музей естественной истории Дании, Копенгагенский университет

Наше исследование также подтверждает тесное родство между двумя наиболее знакомыми группами птиц Австралии: воробьиными (певчими птицами и их родственниками) и попугаями. Эти популярные птицы доминируют в австралийских опросах «Птица года».

Певчие птицы составляют почти 50% всех видов птиц, включая сорок, зябликов, медоедов и крапивников. Они возникли в Австралии около 50 миллионов лет назад, а затем распространились по всему миру и стали самой успешной группой птиц.

Когда на самом деле появились птицы?

Дальнейшей целью нашего исследования было определение временной шкалы генеалогического древа птиц. Мы сделали это, моделируя эволюцию геномов с помощью инструмента, известного как «молекулярные часы». Опираясь на информацию почти из 200 окаменелостей, мы смогли определить возраст некоторых ветвей генеалогического древа птиц.

Наше исследование показывает, что все ныне живущие птицы имеют общего предка, жившего чуть более 90 миллионов лет назад. Но большинство групп современных птиц появились примерно 25 миллионов лет спустя, всего через несколько миллионов лет после окончания мелового периода около 66 миллионов лет назад.

Это совпадает с массовым вымиранием динозавров и других организмов, вызванным столкновением с Землей астероида. Таким образом, кажется, что птицы максимально использовали возможности, которые стали доступны после того, как эти другие доминирующие формы жизни были уничтожены.

Одна загадка остается

Исследование генома является результатом почти десятилетних исследований, проведенных в рамках проекта «10 000 геномов птиц». Конечная цель этого проекта — секвенировать геномы всех 10 000 ныне живущих видов птиц.

Текущий этап проекта был сосредоточен на включении видов из каждой основной группы или семейства птиц. Исследование этих 363 геномов стало поистине международным усилием, возглавляемым исследователями из Копенгагенского университета, Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) и Чжэцзянского университета в Китае.

Даже при таком огромном количестве данных генома одна ветвь генеалогического древа птиц остается загадкой. Наш анализ не смог уверенно определить родственные связи одного из сирот, хоатзина. Хоацин, обитающий в Южной Америке, является весьма своеобразной птицей и единственной выжившей представительницей своего рода.

Наше исследование показывает, что некоторые взаимосвязи в древе жизни можно определить только с использованием огромного количества данных генома. Но наше исследование также демонстрирует эффективность совместного изучения геномов и окаменелостей для понимания эволюционной истории жизни на Земле.

Источник: The Conversation

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.