新しい鳥の生命の木から学べること

チャールズダーウィンにとって、鳥類は自然ofの過程、そして最終的には進化への窓を提供しました。 1830年代のガラパゴス諸島のフィンチの間でのくちばしの顕著な変化を観察した後、英国の自然主義者は次のように述べました。「親密に関連する1つの鳥のグループのこのグラデーションと多様性を見ると、しかし、ダーウィンから150年以上経った今でも、鳥同士の進化の関係は説得力のある謎のままです。

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今月、大学と政府の鳥類科学者の連合は、新しく立ち上げられたOpenWingsプロジェクトとの関係を解くための野心的な取り組みを開始します。 全米科学財団の資金提供を受けて、このプロジェクトは、世界の鳥の完全な生命の木、または系統発生を作成することを目標としています。 10, 560種すべての鳥の遺伝情報を収集することで、研究者たちは、現在の鳥類の友人が彼らの前にいる恐竜からどのように進化し、将来どのように運ばれるかについてのより良い写真を作成したいと考えています。

「鳥類の生命の木には凹凸があることがわかっています」と、国立自然史博物館で働く研究動物学者でUSGS生物調査ユニットのメンバーであるテリー・チェッサーは言います。 木の上のいくつかの場所では、鳥は他の場所よりもはるかに速く異なる枝に互いに離れて特定しました。異なる系統はより速く多様化し、おそらく歴史の期間に応じて異なる変化率を示します。 羽や体型などの特定の特性は、これらの変更の一部に関連付けられていますが、正確な方法はわかりません。

このプロジェクトは、鳥が恐竜から進化し始めたときの大きな疑問を含め、鳥の進化に関する現在の理解を変える可能性もあります。 一部の科学者は、約6600万年前の白亜紀-古第三紀の絶滅イベントの前に陸地の恐竜を殺した鳥と恐竜が分離し始めたと信じているが、他の科学者は鳥と鳥の恐竜がまだ特定されていないと信じている。 鳥の完全な系統発生を作成することは、この論争を解決するか、少なくとも新しい証拠を提供する可能性があります。 OpenWings Projectチームは古生物学者と協力して化石の証拠を統合する予定です、とChesser氏は言います。

このプロジェクトは、これまでで最も完全な生命の鳥の木になることを目指しており、脊椎動物グループで行われる最初のプロジェクトです。 現在、チェッサーは、人々が鳥のために木を組み立てようとすると、「多くのデータが欠落した木を作る」ことになり、現在の分類法を与えられるべき場所を示すデータを持たない種を追加すると言います、遺伝的特性ではなく、観察に基づいて決定されました。 別のプロジェクトであるB10kは、すべての種の鳥の完全な「参照ゲノム」をシーケンスしようとしていますが、これまでのところ約300個しかありません。

参照ゲノムの作成は大変な作業ですが、OpenWings Projectがやることはもう少し管理しやすいとOpenWings Projectの協力者であるフロリダ大学の進化生物学者Rebecca Kimballは言います。 また、オープンアクセスとなり、世界中の鳥類学者がプロジェクトの最後に1バッチで行うのではなく、結果がグラフ化されてリリースされるので、鳥類の特定の枝をより深く見ることができます。木。 いくつかのあまり理解されていない鳥のグループは、「この大規模な研究でそれらを与えることができるよりも多くの焦点に値する」とキンボールは言います。

「個人的には、私たち全員が私たちが愛し、興味を持っている[鳥]の種を持っています」と彼女は言いますが、大きな質問をすることは、OpenWings Projectで特定の鳥の家族に焦点を合わせることが不可能であることを意味します。 データをオープンアクセスにすることは、おそらく作業が完了する可能性が高いことを意味すると彼女は言います。

合計10, 000種以上の鳥の遺伝情報の配列決定は依然として大規模な取り組みであり、最近の遺伝子分析の進歩のおかげで可能になったものです、とチェッサーは言います。 この広範な研究を実施するには、研究者は「超保存」領域と呼ばれる特定のDNA配列に焦点を合わせる必要があります。 DNAのこれらの領域は、新しい種類の鳥が木の新しい枝に座るようになった以前の種分化イベントに耐えたものであり、遺伝的関係を振り返る方法を提供します。

このプロジェクトは、博物館の慎重な収集と保存の努力なくしては不可能だとチェッサーは言います。 OpenWingsの協力者は、野性自然史博物館、アメリカ自然史博物館、スミソニアン協会の国立自然史博物館など、鳥類の膨大なコレクションを持つ機関を代表しています。 また、特にカンザス大学やルイジアナ学生大学の自然科学博物館など、大学で急速に成長しているコレクションも含まれています。

キンボール氏によると、1980年代以来、博物館はコレクション内の標本のDNAサンプルと、標本自体の処理された遺体を保存してきました。 多くの種にとって、これが遺伝物質の出所です。 これが標準になる前に標本が収集された他の場合、クレッサーは、鳥の予想外の部分、つまりtheir爪に頼ることになると言います。 彼は、これまでに発見された保存された標本から遺伝的証拠を得る最良の方法は、「鳥のつま先のパッドの一部を切り取ることだ」と言います。

この時点で、プロジェクトの研究者は、どの施設が鳥の標本を持っているかをまだ把握しているとクレッサーは言います。 この種のほとんどの研究は数十または数百の種を使用している、と彼は言います。たとえば、 Natureで発表された198の鳥種の生命の木を作ることで基礎を築いた2015年の研究のようです。 特に、主要な10の参加機関を代表するチームに所属している場合は、数千人の調整に少し手間がかかります。

B10Kを率いるロックフェラー大学の神経科学者であるエーリッヒ・ジャービスは、 サイエンスのエリザベス・ペニシに、鳥のDNAにコード化されたあらゆる種類の遺伝情報を網羅しているため、全ゲノムアプローチのみが鳥のための堅牢なツリーを生成できると考えていると語った。 しかし、他の科学者たちはペニシに、鳥の研究者が現在持っているものの顕著な改善であると認めた。それはB10Kではないが、完全に資金提供されている。

「これは、現在進行中の博物館コレクションの努力の有効性と根本的な重要性を示しています」と、2015年の論文の共著者であるイェール大学の進化鳥類学者Richard Prum氏は言います。 「このコンソーシアムには、世界最大の自然組織コレクションのほとんどが含まれています」と、OpenWings Projectに関与していないPrum氏は言います。

プラムは、誰かが完全な鳥類系統を作成したときだと付け加えています。 新しい遺伝子テクノロジーを使用すると、規模が前例のないものであっても、これまで以上に実行可能になります。 結局のところ、メソッドは既に存在します。それはすべてをまとめるだけの問題です。 この種の作業は、鳥の理解方法を変える可能性があり、鳥の保護と進化の歴史に影響を与えます。

進化に関するダーウィンのアイデアは、フィンチの観察可能な特性に基づいていました。 しかし、それらの観察可能な特性を超えて遺伝的関係の層と層があり、遺伝学の実用的な知識なしで、これらは彼から隠されました。 この新しい技術により、見た目と行動が異なる種でさえ、どのように密接に関連しているのかを知ることができます。 全体を行うことは「系統発生学の研究を進める」だろうとチェッサーは言うが、それはまた直接的な方法で保全に役立つだろう。

「保全計画で頻繁に使用される基準の1つは、系統発生の特異性です」と彼は言います。「その種の異なる進化の枝に種を含む領域は、保全計画でしばしばより重要になります。」OpenWingsプロジェクトは、種は本当にです。 「この情報は、どの地域や種に優先順位を付けるかを評価する際に、保護活動家にとって非常に役立つはずです」と彼は言います。