今天地球上生活有大约11000种鸟类,它们作为当今世界上物种多样性最高的陆生脊椎动物,其起源和演化是否与恐龙的灭绝密切相关?在全球气候环境变化和其他物种多样性演替的影响下,现代鸟类的形成经历了怎样的演化历程?由我国科学家主导的陆生脊椎动物基因组学研究取得阶段性重大突破,中美科学家联手共同揭示了现代鸟类起源之谜。

近期,江苏师范大学伍少远教授团队与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的周忠和院士、美国哈佛大学的Scott Edwards院士以及美国佐治亚大学的刘亮教授等中美科学家联手,开展了一项深入研究。他们应用基因组和化石数据对现代鸟类的起源进行追溯,获得了颠覆性发现:现代鸟类的起源实际可以追溯到恐龙时代,这一发现挑战了我们的传统认知。传统理论一直将现代鸟类的进化历史与大约6600万年前的恐龙灭绝事件联系在一起,认为它们是在恐龙灭绝后才快速演化而来。这一研究成果于2024年2月12日在国际知名学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)在线发表,标题为“Genomes, fossils, and the concurrent rise of modern birds and flowering plants in the Late Cretaceous”(基因组与化石证据揭示现代鸟类和被子植物在晚白垩纪同时兴起)。

研究人员从124种鸟类基因组序列中提取到25,640个不同遗传位点的DNA序列数据,结合不同地质历史时期的化石记录,通过系统进化树构建、分子钟演化时间估算、物种多样性分化速率等分析,重建了现代鸟类的演化历史和轨迹。在涵盖了近95%现代鸟类物种多样性的新鸟小纲中,研究人员发现了一支全新的鸟类进化谱系,并将其定名为水陆鸟类 (Aquaterraves),包含了水鸟及其近缘种类。水陆鸟类与早期研究发现的陆鸟类 (Telluraves) 一起构成了新鸟小纲的两大谱系。令人瞩目的是,在晚白垩纪时期,这两大鸟类谱系便已经分道扬镳,远早于著名的恐龙灭绝事件。同时,现代海洋鸟类,如企鹅、海鸥等,则受到了距今约5500万年前的一次全球变暖事件的深远影响。这一研究结果表明,发生在约6600万年前的生物大灭绝事件并未对现代鸟类的演化产生重大影响,而发生在5500万年前的全球变暖事件,即古新世-始新世极热事件,导致了现代海洋鸟类的演化更替。这些新的发现,让科学家们重新审视了鸟类的演化过程,并对地球的生命历史提出了一个大胆的问题:鸟类究竟是如何在恐龙时代开始其进化之旅的?

这项研究也让我们对鸟类演化的时间线产生了全新的认知。相较于先前普遍认为的快速进化模式,现代鸟类的演化更倾向于缓慢而连续的过程,通过自然选择逐渐变化,并与被子植物、哺乳动物、鱼类和昆虫的演化辐射呈现出同步化的趋势。这一发现也支持了达尔文经典的物种演化渐变理论,为全球气候环境变化对生物多样性演化的影响提供了新的例证,在科学界引发了广泛的关注和讨论。

这一重大发现激发了我们对生命演化和地球历史的思考。它不仅深化了我们对鸟类和地球生命演化历史的理解,也启迪了我们对全球气候环境变化与物种多样性演化关系的新思考。这段奇妙的历史旅程,无疑令人着迷。

论文链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2319696121

图.现代鸟类的起源可以追溯到晚白垩纪时期,与恐龙共存