Science：三项鸟类全基因组测序研究

　　目前，一个国际科学家小组完成了一项迄今为止最大的动物全基因组研究。为了构建鸟类的生命树，研究小组测定、组装和比较了48种鸟类的全基因组，这些鸟包括鸵鸟、蜂鸟、乌鸦、鸭、猎鹰、鹦鹉、鹤、朱鹭、啄木鸟和鹰，囊括了现代鸟类的所有主要分支。作为鸟类系统基因组学财团（由来自20个国家80家机构的200多名科学家组成）的一部分，路易斯安那州立大学（LSU）等处的研究人员将相关研究结果发表在近期的《Science》等杂志。

　　LSU自然科学博物馆主任、生物科学教授Robb Brumfield指出：“构建生命树，是生物科学界的重大挑战之一。作为这个项目的一部分，这就像是进化史编写的一部分。”

　　LSU自然科学博物馆保存有世界上最大的鸟类、爬行动物、两栖动物和哺乳动物冷冻组织库。自1979年以来，博物馆的馆长和研究人员已经从世界许多未开发地区收集了很多样本。他们携带液氮罐在现场快速冷冻组织样本，然后将其带回并存储在博物馆的遗传资源库。在进行测序的48种鸟当中，他们提供了6只。

　　Brumfield说：“当我们收集一份标本时，我们尽量以将来高效利用的方式来进行保存。我们面临的挑战是，不知道它们未来的应用将会是什么。在1979年收集鸟类组织的鸟类学家，没想到这些鸟类全基因组有一天会在这样一项研究中被测定。这是无法想象的。”

　　其中一篇旗舰论文以“Whole-genome analyses resolve early branches in the tree of life of modern birds”为题，发表在最近的《Science》杂志，基于全基因组数据，展现了鸟类的新生命树。几名LSU科学家是本文的共同作者。

　　这一国际研究项目是很重要的，因为它解开了鸟类生命树的一部分，这一直都是特别具有挑战性的部分。研究人员称，由于现代鸟分为早期物种和快速出现物种，在基因组水平上，不同的谱系没有进化出充分的遗传差异，因此使用少量数据不能确定决定它们早期的分支顺序。为了克服这个问题并解决现代鸟类的时序关系，作者使用全基因组序列来推断鸟类物种树。

　　LSU的Brant Faircloth通过运用称为超保守成分（UCEs，被发现位于许多生物的基因组中）的基因组位点统计分析，重建了鸟类生命树。他的研究小组，与Brumfield的研究生及博士后合作，开发出研究UCEs的技术。通过调整这些高度保守的基因组部分，并分析不同物种之间的微妙变化，UCE数据有助于拼凑鸟类的新生命之树。Faircloth发现，UCE数据提供了一致的结果来推断进化历史，而传统上科学家们则使用来自蛋白质编码部分（称为外显子）的数据来达到这个目的。

　　Faircloth说：“它开辟了人们将来重构生命树时收集和使用数据类型的潜力。”一旦他们根据数据推断出生命树，合作者利用化石记录来确定数百万年以来每个物种的分歧。结果是，鸟类基因组范围的系统发生，可将现代鸟或今颚总目（Neoaves）的进化扩张追溯到6600万年前，当大规模的灭绝事件将恐龙消灭后，一些鸟类谱系仍然存活下来。

　　除了解决今颚总目的早期分支之外，这项新研究还支持关于“长期争论的一些关系”的结论。例如，研究结果支持水鸟的三个独立起源。他们还表明，陆地鸟类——包括鸣鸟、鹦鹉、啄木鸟、猫头鹰、老鹰和猎隼的共同祖先，是一种顶尖的肉食动物，它也产生了曾经漫游在美洲的巨型恐鸟。

　　第二篇文章题为“Comparative genomics reveals insights into avian genome evolution and adaptation”，表明鸟类之间的基因组多样性，与适应不同的生活方式和进化性状有相关性。这些发现有助于桥接微进化和宏进化之间的鸿沟。

　　最后，第三篇文章题为“Three crocodilian genomes reveal ancestral patterns of evolution among archosaurs”，研究人员使用鸟类最近亲缘种——鳄鱼的新组装基因组，提供了祖龙多样化的内容，祖龙这个组群包括鸟类、鳄鱼和恐龙。利用美洲鳄、咸水鳄和印度鳄的基因组，科学家们发现，鳄鱼基因组在脊椎动物中是进化最慢的。他们的合作者也利用这些基因组，来推断祖龙及所有恐龙共同祖先的基因组序列，包括6600万年前灭绝的物种。该研究所测定鳄鱼的组织，也将被存储在LSU自然科学博物馆遗传资源库。