Charles Darwin számára a madarak ablakot kínáltak a természetes szelekció folyamatába - és végül az evolúcióba. Miután megfigyelték a csőrök figyelemre méltó változatosságát a Galapagos-szigeteki pintyek között az 1830-as években, a brit természettudós megjegyezte: „Látva ezt a fokozatosságot és a szerkezet sokféleségét egy kicsi, egymáshoz szorosan kapcsolódó madárcsoportban, valószínűleg fantasztikus lehet, hogy a madarak eredeti ebben a szigetcsoportban az egyik fajt különféle célokra vették és módosították. ”De Darwin után több mint 150 évvel a madarak közötti evolúciós kapcsolatok továbbra is kényszerítő rejtélyt jelentenek.
kapcsolodo tartalom
- Ez a 99 millió éves madár együtt létezett a dinoszauruszokkal
Ebben a hónapban az egyetemi és kormányzati madár tudósok koalíciója ambiciózus erőfeszítéseket fog tenni az újonnan elindított OpenWings Projekttel való kapcsolat szétválasztása érdekében. A Nemzeti Tudományos Alapítvány támogatásával a projekt célja, hogy teljes életfát, vagy filogenitást hozzon létre a világ madarai számára. Az összes 10 560 madárfajra vonatkozóan genetikai információ gyűjtésével a kutatók jobb képet fognak hozni arról, hogyan fejlődtek ma már létező madárbarátaink az őket megelőző dinoszauruszokból, és hogyan fizethetnek a jövőben.
"Tudjuk, hogy a madárfában egyenlőtlenségek vannak" - mondja Terry Chesser, egy kutatási állatorvos és az USGS Biológiai Felmérési Egység tagja, aki a Nemzeti Természettudományi Múzeumban dolgozik. A fa egyes helyein a madarak sokkal gyorsabban levágtak egymástól a különféle ágakhoz, mint más helyeken - a különböző vonalok gyorsabban diverzifikálódnak, és a történelem időszakától függően valószínűleg eltérő változási sebességet mutatnak. Bizonyos jellemzők, például a tollazat vagy a test típusa társul ezekhez a változásokhoz, de nem ismert, hogy pontosan hogyan.
A projekt megváltoztathatja a madár evolúciójának jelenlegi megértését is, beleértve a nagy kérdéseket arról is, hogy mikor kezdtek a madarak fejlődni a dinoszauruszokból. Egyes tudósok úgy vélik, hogy a madarak és a dinoszauruszok elkezdtek szétválni a krétakori-paleogen kihalási esemény előtt, körülbelül 66 millió évvel ezelőtt, amely megölte a szárazföldi dinoszauruszokat, míg mások úgy vélik, hogy a madarak és a madár-dinoszauruszok akkoriban még nem specifikáltak. A madarak teljes filogenezisének létrehozása valószínűleg megoldja ezt a vitát, vagy legalábbis új bizonyítékokat kínál. Az OpenWings Project csapata paleontológusokkal fog együttműködni a fosszilis bizonyítékok integrálása érdekében - mondja Chesser.
A projekt célja az élet legteljesebb madárfája lenni, és ez az első, amelyet gerinces állatokon végeznek. Jelenleg Chesser azt mondja, hogy amikor az emberek megpróbálnak madarakon fát gyűjteni, akkor „sok fa hiányzó adattal készülnek”, és olyan fajokhoz adják hozzá azokat a fajokat, amelyeknek nincsenek adataik, amelyek meghatározzák, hogy hova kellene menniük, tekintettel a jelenlegi taxonómiájukra amelyeket megfigyelési, nem genetikai tulajdonságok alapján határoztak meg. Egy másik projekt, a B10k, megpróbálja szekvenálni a teljes "referenciagenomot" az összes madárfajra, de eddig csak körülbelül 300 van.
A referenciagenomok készítése óriási feladat, míg az OpenWings Project egy kicsit jobban menedzselhető - mondja Rebecca Kimball, a floridai egyetem evolúciós biológusa, aki az OpenWings Projekt együttműködője. Ez nyílt hozzáférés lesz, ami azt jelenti, hogy a világ minden tájáról származó ornitológusok felhasználhatják az eredményeket - amelyek a diagramok alapján kerülnek közzétételre, nem pedig egy tételben a projekt végén -, hogy mélyebben megvizsgálják a madárcsalád egyes ágait. fa. Néhány kevésbé értett madárcsoport „nagyobb figyelmet érdemel, mint amennyit képesek leszünk nekik adni nekik ebben a nagyszabású tanulmányban” - mondja Kimball.
„Egyénileg mindannyiunknak vannak olyan madárfajai, amelyeket szeretünk és érdekelnek” - mondja. De nagy kérdések feltevése azt jelenti, hogy a kutatók nem tudják nullázni az OpenWings projekt egyes madárcsaládait. Az adatok nyílt hozzáférésűvé tétele azt jelenti, hogy a munka valószínűleg továbbra is megtörténik - mondja.
Dühös ökölruda. A Smithsonian's of Birds osztály a világ harmadik legnagyobb madárgyűjteményét tartja és tartja fenn, több mint 625 000 példányban. (NMNH / Smithsonian Intézet) A több mint 10 000 madárfaj genetikai információjának szekvenálása továbbra is hatalmas feladat, és ez csak a genetikai elemzés közelmúltbeli fejlődésének köszönhetően lehetséges - mondta Chesser. Ennek a széles körű tanulmánynak a végrehajtásához a kutatóknak nullát kell bevezetniük az olyan „DNS-szekvenciákba”, amelyeket úgynevezett „ultrakonzervált” régióknak hívnak. A DNS ezen régiói azok, amelyeket a korábbi különleges események során elviseltek, amikor új madarak jöttek a fa új ágaire ülni, és lehetőséget nyújtanak a genetikai kapcsolatokra való visszatekintésre.
Ez a projekt nem lenne lehetséges a múzeumok gondos gyűjtése és megőrzése nélkül - mondja Chesser. Az OpenWings munkatársai intézményeket reprezentálnak hatalmas madárminta-gyűjteményekkel, ideértve a Természettudományi Múzeumot, az Amerikai Természettudományi Múzeumot és a Smithsonian Intézet Nemzeti Természettudományi Múzeumát. Ide tartoznak a gyorsan növekvő gyűjtemények az egyetemeken is - különösen a Kansasi Egyetemen és a Louisiana Student University Egyetemi Természettudományi Múzeumban.
Kimball szerint az 1980-as évek óta a múzeumok megőrzik a gyűjteményükben lévő minták DNS-mintáit, valamint magukat a kezelt testeket. Sok faj esetében innen származik a genetikai anyag. Más esetekben, amikor a mintákat gyűjtötték, mielőtt ez normává vált, Cresser szerint a madarak váratlan részére fognak támaszkodni: talonjukra. Az eddig megtalált tartósított példányok genetikai bizonyítékának megszerzésének legjobb módja, mondja: „ha egy darab párnát levágnak a madár lábujjain”.
Ezen a ponton a projekt kutatói még mindig kitalálják, mely intézmények rendelkeznek példányokkal arról, hogy milyen madarak vannak - mondja Cresser. A legtöbb ilyen típusú tanulmány tíz vagy száz fajt használ, mondja - mint például a Natureben közzétett 2015. évi tanulmány, amely alapot hozott azáltal, hogy 198 madárfaj életfájává tette. A több ezer koordinációja kissé több munkát igényel, főleg ha 10 fő részt vevő intézményt képviselő csapatban vagy.
Erich Jarvis, a B10K vezetõ, a Rockefeller Egyetem idegtudós kutatója elmondta a Science Elizabeth Pennisi-nek, hogy szerinte csak egy egész genom megközelítés hozhat létre robusztus fát a madarak számára, mivel az magában foglalja a madár DNS-jébe kódolt összes genetikai információt. . Más tudósok azonban elismerték Pennisi számára, hogy jelentős javulást mutatnak a madárkutatók által eddigieknél: és ez teljes mértékben finanszírozott, amely a B10K nem.
"Ez megmutatja a folyamatban lévő múzeumgyűjtési erőfeszítések hatékonyságát és alapvető fontosságát" - mondja a Yale Egyetem evolúciós ornitológusa, Richard Prum, a 2015-ös cikk társszerzője. „Ez a konzorcium magában foglalja a világ legnagyobb természetes szövetgyűjteményeinek legtöbbjét” - mondja Prum, aki nem vesz részt az OpenWings projektben.
Prum hozzáteszi, hogy itt az ideje, hogy valaki készítsen egy teljes madárfilogénist. Az új genetikai technológiával sokkal jobban megvalósítható, mint valaha, még akkor is, ha a skála példátlanul nagy, mondja. Végül is, a módszerek már léteznek: csak az a kérdés, hogy összerakom őket. Ez a fajta munka megváltoztathatja a madarak megértésének módját, ami kihatással van mind őrzésükre, mind evolúciós történetükre.
Darwin evolúciós elképzelései pintyek megfigyelhető tulajdonságain alapultak. Ezen megfigyelhető tulajdonságokon túlmenően a genetikai kapcsolatok rétegei és rétegei is vannak, és a genetika gyakorlati ismerete nélkül ezeket rejtették tőle. Ennek az új technológiának köszönhetően megfigyelhető, hogy még azok a fajok is, amelyek eltérően néznek ki és viselkednek, lehetnek szorosan rokonok. Egy egész fa készítése elősegíti a filogenetika tanulmányozását - mondja Chesser, de közvetlen módon segíti a megőrzést is.
„Az egyik kritérium, amelyet gyakran alkalmaznak a természetvédelmi tervezésben, a filogenetikai megkülönböztethetőség” - mondja. „Azoknak a területeknek, amelyek a különálló evolúciós ágon különféle fajokat foglalnak magukban, nagyobb figyelmet kapnak a természetvédelmi tervek.” Az OpenWings projekt megmutatja, hogy a filogenetikailag megkülönböztethető különbségek a fajok valójában vannak. "Ennek az információnak nagyon hasznosnak kell lennie a természetvédők számára annak értékelésekor, hogy mely területeket vagy fajokat kell rangsorolni" - mondja
