Science：三項鳥類全基因組測序研究

　　目前，一個國際科學家小組完成了一項迄今為止最大的動物全基因組研究。為了構建鳥類的生命樹，研究小組測定、組裝和比較了48種鳥類的全基因組，這些鳥包括鴕鳥、蜂鳥、烏鴉、鴨、獵鷹、鸚鵡、鶴、朱鷺、啄木鳥和鷹，囊括了現代鳥類的所有主要分支。作為鳥類系統基因組學財團（由來自20個國家80家機構的200多名科學家組成）的一部分，路易斯安那州立大學（LSU）等處的研究人員將相關研究結果發表在近期的《Science》等雜志。

　　LSU自然科學博物館主任、生物科學教授Robb Brumfield指出：“構建生命樹，是生物科學界的重大挑戰之一。作為這個項目的一部分，這就像是進化史編寫的一部分。”

　　LSU自然科學博物館保存有世界上最大的鳥類、爬行動物、兩棲動物和哺乳動物冷凍組織庫。自1979年以來，博物館的館長和研究人員已經從世界許多未開發地區收集了很多樣本。他們攜帶液氮罐在現場快速冷凍組織樣本，然后將其帶回并存儲在博物館的遺傳資源庫。在進行測序的48種鳥當中，他們提供了6只。

　　Brumfield說：“當我們收集一份標本時，我們盡量以將來高效利用的方式來進行保存。我們面臨的挑戰是，不知道它們未來的應用將會是什么。在1979年收集鳥類組織的鳥類學家，沒想到這些鳥類全基因組有一天會在這樣一項研究中被測定。這是無法想象的。”

　　其中一篇旗艦論文以“Whole-genome analyses resolve early branches in the tree of life of modern birds”為題，發表在最近的《Science》雜志，基于全基因組數據，展現了鳥類的新生命樹。幾名LSU科學家是本文的共同作者。

　　這一國際研究項目是很重要的，因為它解開了鳥類生命樹的一部分，這一直都是特別具有挑戰性的部分。研究人員稱，由于現代鳥分為早期物種和快速出現物種，在基因組水平上，不同的譜系沒有進化出充分的遺傳差異，因此使用少量數據不能確定決定它們早期的分支順序。為了克服這個問題并解決現代鳥類的時序關系，作者使用全基因組序列來推斷鳥類物種樹。

　　LSU的Brant Faircloth通過運用稱為超保守成分（UCEs，被發現位于許多生物的基因組中）的基因組位點統計分析，重建了鳥類生命樹。他的研究小組，與Brumfield的研究生及博士后合作，開發出研究UCEs的技術。通過調整這些高度保守的基因組部分，并分析不同物種之間的微妙變化，UCE數據有助于拼湊鳥類的新生命之樹。Faircloth發現，UCE數據提供了一致的結果來推斷進化歷史，而傳統上科學家們則使用來自蛋白質編碼部分（稱為外顯子）的數據來達到這個目的。

　　Faircloth說：“它開辟了人們將來重構生命樹時收集和使用數據類型的潛力。”一旦他們根據數據推斷出生命樹，合作者利用化石記錄來確定數百萬年以來每個物種的分歧。結果是，鳥類基因組范圍的系統發生，可將現代鳥或今顎總目（Neoaves）的進化擴張追溯到6600萬年前，當大規模的滅絕事件將恐龍消滅后，一些鳥類譜系仍然存活下來。

　　除了解決今顎總目的早期分支之外，這項新研究還支持關于“長期爭論的一些關系”的結論。例如，研究結果支持水鳥的三個獨立起源。他們還表明，陸地鳥類——包括鳴鳥、鸚鵡、啄木鳥、貓頭鷹、老鷹和獵隼的共同祖先，是一種頂尖的肉食動物，它也產生了曾經漫游在美洲的巨型恐鳥。

　　第二篇文章題為“Comparative genomics reveals insights into avian genome evolution and adaptation”，表明鳥類之間的基因組多樣性，與適應不同的生活方式和進化性狀有相關性。這些發現有助于橋接微進化和宏進化之間的鴻溝。

　　最后，第三篇文章題為“Three crocodilian genomes reveal ancestral patterns of evolution among archosaurs”，研究人員使用鳥類最近親緣種——鱷魚的新組裝基因組，提供了祖龍多樣化的內容，祖龍這個組群包括鳥類、鱷魚和恐龍。利用美洲鱷、咸水鱷和印度鱷的基因組，科學家們發現，鱷魚基因組在脊椎動物中是進化最慢的。他們的合作者也利用這些基因組，來推斷祖龍及所有恐龍共同祖先的基因組序列，包括6600萬年前滅絕的物種。該研究所測定鱷魚的組織，也將被存儲在LSU自然科學博物館遺傳資源庫。