Charles Darwinille linnut tarjosivat ikkunan luonnollisen valinnan prosessiin - ja lopulta evoluutioon. Tarkasteltuaan nokkien huomattavaa vaihtelua Galapagossaarten leikkurien keskuudessa 1830-luvulla, brittiläinen luonnontieteilijä huomautti: ”Nähdessään tämän pienen, läheisesti sukua olevan lintujen ryhmän asteikon ja rakenteellisuuden monimuotoisuuden voi todella kuvitella, että lintujen alkuperäisestä heikkoudesta Tämä saaristo, yksi laji oli otettu ja muokattu eri tarkoituksiin. ”Yli 150 vuotta Darwinin jälkeen lintujen väliset evoluutiosuhteet ovat edelleen pakottava mysteeri.
Asiaan liittyvä sisältö
- Tämä 99 miljoonaa vuotta vanha lintu esiintyi samanaikaisesti dinosaurusten kanssa
Tässä kuussa yliopistojen ja hallitusten lintu-tutkijoiden koalitio aloittaa kunnianhimoisen työn purkaakseen nämä suhteet äskettäin käynnistettyyn OpenWings-projektiin. Kansallisen tiedesäätiön rahoittaman hankkeen tavoitteena on luoda täydellinen elämänpuu eli fylogeny maailman linnuille. Keräämällä geneettistä tietoa kaikista 10 560 lintulajista, tutkijat toivovat saavansa paremman kuvan siitä, kuinka nykyiset lintuystävämme kehittyivät heitä edeltäneistä dinosauruksista ja miten ne voivat maksaa tulevaisuudessa.
"Tiedämme, että lintuelämän puussa on epätasaisuutta", sanoo tutkimuksen eläintieteilijä ja USGS: n biologisen tutkimusyksikön jäsen Terry Chesser, joka työskentelee kansallisessa luonnontieteellisessä museossa. Joissakin puun paikoissa linnut spesifioivat toisistaan eri oksille paljon nopeammin kuin muissa paikoissa - erilaiset linjat monipuolistuvat nopeammin ja kenties erilaiset muutosnopeudet historian ajanjaksosta riippuen. Tietyt ominaisuudet, kuten höyhen tai kehotyyppi, liittyvät joihinkin näistä muutoksista, mutta ei tiedetä tarkalleen kuinka.
Hankkeella on myös potentiaalia muuttaa nykyisiä käsityksiä lintujen evoluutiosta, mukaan lukien suuria kysymyksiä siitä, milloin linnut alkoivat kehittyä dinosauruksista. Jotkut tutkijat uskovat, että linnut ja dinosaurukset olivat alkaneet erottua ennen kriittisen paleogeenin sukupuuttoon liittyvää tapahtumaa noin 66 miljoonaa vuotta sitten, joka tappoi maan dinosaurukset, kun taas toiset uskovat, että linnut ja lintujen dinosaurukset eivät vielä olleet spesifioineet tuolloin. Lintujen täydellisen fylogenian luominen ratkaisee todennäköisesti tämän riidan tai tarjoaa ainakin uusia todisteita. OpenWings-projektiryhmä työskentelee paleontologin kanssa fossiilisten todisteiden integroimiseksi, Chesser sanoo.
Projektin tavoitteena on olla tähän mennessä kaikkein täydellisin lintupuu, ja se tehdään ensimmäisenä selkärankaisilla eläinryhmillä. Tällä hetkellä Chesser sanoo, että kun ihmiset yrittävät koota puun lintuille, he "lopulta tekevät puusta, jossa on paljon puuttuvaa tietoa", ja lisäävät lajeihin, joilla ei ole tietoja, jotka ilmoittavat, mihin heidän pitäisi mennä nykyisten taksonomioidensa perusteella, joista päätettiin havainnollisten, ei geneettisten ominaisuuksien perusteella. Toinen projekti, B10k, yrittää järjestää täydellisiä "viitegenomeja" kaikille lintulajeille, mutta sitä on toistaiseksi vain noin 300.
Viitegenomien tekeminen on jättimäinen tehtävä, kun taas mitä OpenWings-projekti tekee, on hiukan hallittavissa, sanoo Floridan yliopiston evoluutiobiologi Rebecca Kimball, joka on OpenWings-projektin yhteistyökumppani. Se on myös avoin pääsy, mikä tarkoittaa, että ympäri maailmaa sijaitsevat ornitologit voivat käyttää tuloksia - jotka julkaistaan niiden kartoittamisen sijasta yhdessä erässä projektin lopussa - tarkastella syvemmälle lintuperheen tiettyjä sivuja puu. Jotkut vähemmän ymmärretyt linturyhmät ansaitsevat enemmän keskittymistä, kuin mitä me pystymme osoittamaan heille tässä laajassa tutkimuksessa, Kimball sanoo.
”Yksilöllisesti meillä kaikilla on [lintulajeja], joita rakastamme ja joista olemme kiinnostuneita”, hän sanoo, mutta isojen kysymysten esittäminen tarkoittaa, että tutkijoiden on mahdotonta nollata tiettyihin lintuperheisiin OpenWings-projektissa. Tietojen tekeminen avoimeksi tarkoittaa, että työ saadaan todennäköisesti vielä saamaan aikaan, hän sanoo.
Rufous-naped jakoavaimet. Smithsonian's Birds -divisioona ylläpitää ja ylläpitää maailman kolmannetta lintukokoelmaa, jossa on yli 625 000 yksilöä. (NMNH / Smithsonian instituutio) Yli 10 000 lintulajin geneettisen tiedon sekvensointi on edelleen massiivinen tehtävä, ja se tapahtui vain geneettisten analyysien viimeaikaisten edistysaskelten avulla, Chesser sanoo. Tämän laaja-alaisen tutkimuksen suorittamiseksi tutkijoiden on nollattava spesifisiin DNA-sekvensseihin, joita kutsutaan ”ultrapalveltuiksi” alueiksi. Nämä DNA-alueet ovat kärsineet aikaisemmista erikoistumistilanteista, kun uuden tyyppiset linnut tulivat istumaan uuden puun oksille ja tarjoavat tavan katsoa takaisin geneettisiin suhteisiin.
Tämä projekti ei olisi mahdollista ilman museoiden huolellista keruuta ja säilyttämistä, Chesser sanoo. OpenWings-yhteistyökumppanit edustavat instituutioita, joilla on laaja lintujen yksilökokoelma, mukaan lukien Field Museum of Natural History, American Museum of Natural History ja Smithsonian Institution National Museum of Natural History. Ne sisältävät myös nopeasti kasvavat kokoelmat yliopistoissa - etenkin Kansasin yliopistossa ja Louisiana -yliopiston luonnontieteellisessä museossa.
Kimball sanoo, että museot ovat 1980-luvulta lähtien säilyttäneet kokoelmassaan olevien näytteiden DNA-näytteitä yhdessä näytteiden käsiteltyjen kappaleiden kanssa. Monille lajeille geneettinen materiaali tulee tästä. Muissa tapauksissa, joissa näytteitä kerättiin ennen kuin siitä tuli normi, Cresser sanoo, että he luottavat odottamattomaan osaan lintuihin: heidän taloonsa. Paras tapa hankkia geneettistä todistusta tähän mennessä löydetystä säilyneestä näytteestä, hän sanoo, on "leikata pois osa tyynyistä lintujen varpaisiin".
Projektitutkijat selvittävät tässä vaiheessa vielä, millä laitoksilla on näytteitä linnuista, Cresser sanoo. Suurimmassa osassa tämän tyyppisiä tutkimuksia käytetään kymmeniä tai satoja lajeja, hän sanoo - kuten Nature- lehdessä julkaistu vuoden 2015 tutkimus, joka loi perustan tekemällä eläinpuusta 198 lintulajille. Tuhansien koordinointi vie hieman enemmän työtä, varsinkin kun olet joukkueessa, joka edustaa 10 suurta osallistuvaa instituutiota.
B10K: tä johtavan Rockefeller-yliopiston neurotieteilijä Erich Jarvis kertoi Science 's Elizabeth Pennisi'lle, että hänen mielestään vain koko genomin lähestymistapa voi tuottaa vankan puun lintuille, koska se kattaa kaikenlaiset linnun DNA: han koodatut geneettiset tiedot. . Mutta muut tutkijat tunnustivat Pennisiille, että se on huomattava parannus siihen, mitä lintu tutkijoilla on nyt: se, ja se on täysin rahoitettu, mikä B10K ei ole.
"Tämä osoittaa meneillään olevien museoiden keräyspyrkimysten tehokkuuden ja perustavanlaatuisen merkityksen", sanoo Yalen yliopiston evoluutioornitologi Richard Prum, vuoden 2015 paperin avustaja. "Tämä konsortio sisältää suurimman osan maailman suurimmista luonnonkudoskokoelmista", sanoo Prum, joka ei ole mukana OpenWings-projektissa.
Prum lisää, että on aika, että joku loi täydellisen lintufylogenian. Uuden geeniteknologian avulla se on helpompi tehdä kuin koskaan ennen, vaikka mittakaava olisi ennennäkemätön, hän sanoo. Loppujen lopuksi menetelmät ovat jo olemassa: kyse on vain kaiken koottamisesta. Tällainen työ voi muuttaa lintujen ymmärtämistapaa, mikä vaikuttaa niiden suojeluun ja evoluutiohistoriaan.
Darwinin ideat evoluutiosta perustuivat hänen oviensa havaittaviin ominaisuuksiin. Mutta näiden havaittavien ominaisuuksien lisäksi ovat geneettisten suhteiden kerrokset ja kerrokset, ja ilman geneettisen työskentelyn tietoja nämä olivat häneltä piilossa. Tällä uudella tekniikalla on mahdollista nähdä, kuinka jopa muutkin näköiset ja käyttäytyvät lajit voivat olla läheisesti sukulaisia. Koko puun tekeminen “edistää fylogenetiikan tutkimusta”, Chesser sanoo, mutta se auttaa myös suojeluun suoralla tavalla.
"Yksi suojelusuunnittelussa usein käytetyistä kriteereistä on fylogeneettinen erottamiskyky", hän sanoo. "Sillä, että alueille, joilla on lajeja omilla erillisillä evoluutiohaaroillaan, annetaan usein suurempi paino suojelusuunnittelussa." OpenWings-projekti osoittaa, kuinka fylogeneettisesti erottuvat erilaiset lajit todella ovat. "Tämän tiedon tulisi olla erittäin hyödyllistä luonnonsuojelijoille arvioidessaan mitä alueita tai lajeja priorisoidaan", hän sanoo
