杂志封面 张国捷。
深圳科学家领衔科研小组解码鸟类起源 《Science》杂志昨发表成果
广州日报深圳讯(记者鲍文娟)现代鸟类为什么能在白垩纪物种大灭绝时代逃过一劫?鸟为何没有牙齿?鸟的发声跟人的语言系统有何相通?昨日,权威学术期刊《Science》(《科学》)杂志刊发了8份关于鸟类物种演化树的最新成果,揭示了羽毛、飞行、鸣叫等演化机制。
令人振奋的是,这项由20多个国家的200多名科学家进行的国际合作项目的“出生地”就在深圳。而项目的三名主要领导者之一正是来自深圳的科学家。昨日,华大基因跟《Science》杂志在深圳联合召开了新闻发布会。
昨日发布的研究成果通过对48只鸟类的基因组测序、组装和全基因组比较分析,在鸟类的起源过程以及演化机制上提出了新的视角,构建了有史以来可信度最高的鸟类分子演化树,率先揭秘早期鸟类演化关系历史。
这项研究的主要领导者是来自中国国家基因库的张国捷,美国杜克大学和霍华德休斯医学研究所的Erich D. Jarvis,丹麦自然历史博物馆的M. Thomas P. Gilbert。
昨日,28篇首期项目研究成果得以公布,这包括了昨日刊登在《Science》的鸟类专刊的8篇成果,而其余20篇成果也已在《Geonome Biology》等杂志上发表。
“这是中国科学家首次发起和主导如此大规模的国际研究,且以专刊形式在《Science》杂志上发表如此多的研究成果。”张国捷说。
看完这五点
保证涨知识
张国捷说,该项目带来的重大突破在于,彻底解决了现代鸟类起源和演化的历史争议,是演化生物学上的一次重大飞跃,也是目前为止首项对某一类群生物进行全面系统的基因组研究。
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鸟如何逃过大劫?
6600万年前,恐龙以及地球上绝大多数生物灭绝。但就在此时,鸟却经历了一次超级物种大爆发。新研究成果表明,大灭绝事件释放的环境也许恰恰为鸟类新物种的形成创造了良好条件,导致它们在不到1500万年的时间里产生了一万多种新物种,这也在很大程度上解释了为何现代鸟类具有如此丰富的多样性。
2
有助研究禽流感传播
近年来,禽流感疫情时有发生。禽流感的传播途径除了家禽以外,也包括很多候鸟,候鸟强大的迁徙能力对研究病毒传播是非常大的世界性挑战。这项研究成果将有助于分析鸟类携带病毒、传播路线以及禽流感的分布规律等问题。
3
鸟类祖先是怎样的?
现代鸟类的演化历史和亲缘关系这一最基本的问题是困扰了学界数世纪的未解之谜。而新的鸟类演化树彻底解决了鸟类的早期分支问题。
例如,一些主要的陆生鸟类如鸣鸟、鹦鹉、啄木鸟、猫头鹰、鹰、隼等都来自同一祖先,这种祖先的鸟类是顶级的捕食者,它同时也是一种在美洲已灭绝的巨型恐鸟的祖先。
4
鸟为何“无齿”?
研究揭示了鸟类是怎样丢失牙齿的。研究显示,牙釉质、牙本质相关的关键基因在现存鸟类中发生关键突变,导致现存所有鸟类都没有牙齿。
5
鸟语可成研究人话的模型
研究发现,鹦鹉、蜂鸟等具有鸣唱学习功能的鸟类,在学习发声的基因水平与人类相似;这一成果甚至有助于了解人类为何会产生语言。
“比如有些小孩会有语言障碍,一个很重要的问题是基因突变。进行这方面的研究,需要寻找合适的动物模型。而此次的重要发现表明具有鸣唱学习能力的鸟类,其与鸣唱学习相关的脑基因调控回路,跟人类大脑中语言相关的区域呈现出趋同表达和演化特征。”张国捷说,“该研究提示我们研究人类神经生物学,就可以利用这样的模型进行研究。”
研究成果怎么产生的?
该项目耗时4年。来自世界上20多个国家,80多家机构的200多名科学家参与了这一研究项目,包括华大基因,哥本哈根大学,杜克大学,德克萨斯大学奥斯汀分校,史密森尼博物院,中国科学院,路易斯安那州立大学等众多学校和机构。
此次研究在方法学上也有所突破,在计算方面需要在华大基因,慕尼黑超级计算中心,德克萨斯高级计算中心和圣地亚哥高级计算中心等多个超级计算中心并行计算才得以完成,大约花费了300年左右的CPU时间。
(原标题:鸟语有助于研究人话)