Charles Darwini jaoks pakkusid linnud akna loodusliku valiku protsessi - ja lõpuks ka evolutsiooni. Pärast 1830ndatel Galapagose saarte viltjate nokkide märkimisväärset varieerumist täheldas Briti loodusteadlane: „Nähes seda väikest, tihedalt seotud linnugrupis seda gradatsiooni ja struktuuri mitmekesisust, võib tõesti võluda, et lindude algsest nõrkusest see saarestik, üks liik oli võetud ja muudetud erinevateks otstarveteks. ”Veel enam kui 150 aastat pärast Darwini jäävad lindude vahelised evolutsioonisuhted kaalukaks müsteeriumiks.
Seotud sisu
- See 99 miljonit aastat vana lind eksisteeris koos dinosaurustega
Sel kuul alustab ülikooli ja valitsuse linnuteadlaste koalitsioon ambitsioonikat pingutust nende suhete lahtiühendamiseks äsja käivitatud OpenWingsi projektiga. Riikliku teadusfondi rahastatud projekti eesmärk on luua maailma lindudele täielik elupuu ehk fülogenees. Kogudes geneetilist teavet kõigi 10 560 linnuliigi kohta, loodavad teadlased luua parema pildi sellest, kuidas meie praegused praegused linnusõbrad neile eelnenud dinosaurustest arenesid ja kuidas nad tulevikus hinda võivad saada.
"Me teame, et lindude elupuus on ebaühtlust, " ütleb Terry Chesser, teadusuuringute zooloog ja USGSi bioloogilise uuringu üksuse liige, kes töötab Riiklikus Loodusmuuseumis. Mõnes puu kohas erinesid linnud üksteisest erinevatele harudele palju kiiremini kui teistes kohtades - erinevad suguharud mitmekesistuvad kiiremini ja võib-olla erinevad muutuste kiirused sõltuvalt ajalooperioodist. Teatud muutustega on seotud teatud omadused, näiteks sulestik või kehatüüp, kuid pole täpselt teada, kuidas.
Projektil on ka potentsiaal muuta lindude evolutsiooni praeguseid arusaamu, sealhulgas suuri küsimusi selle kohta, millal linnud hakkasid dinosaurustest arenema. Mõned teadlased usuvad, et linnud ja dinosaurused olid hakanud eralduma enne kriidiajastu-paleogeeni väljasuremise sündmust umbes 66 miljonit aastat tagasi, mis tapsid maismaa dinosaurused, samas kui teised usuvad, et linnud ja linnust dinosaurused polnud sel ajal veel spetsiifikat teinud. Lindude täieliku fülogeneesi loomine lahendab selle vaidluse tõenäoliselt või pakub vähemalt uusi tõendeid. OpenWings Projekti meeskond teeb fossiilsete tõendite integreerimiseks koostööd paleontoloogiga, teatas Chesser.
Projekti eesmärk on olla seni kõige täiuslikum linnupuu ja see on esimene, mis tehakse selgroogsete loomade rühmas. Praegu ütleb Chesser, et kui inimesed proovivad lindudele puu kokku panna, teevad nad puu, millel on palju puuduvaid andmeid, ja lisavad liikidesse, millel pole andmeid, kus nad peaksid minema, arvestades nende praegust taksonoomiat, mis otsustati vaatluslike, mitte geneetiliste omaduste põhjal. Teine projekt, B10k, üritab järjestada täielikke "võrdlusgenoome" kõigi linnuliikide jaoks, kuid seda on seni olnud ainult umbes 300.
Referentsgenoomide tegemine on hiiglaslik ülesanne, samas kui OpenWings Project seda pisut paremini haldab, väidab Florida ülikooli evolutsioonibioloog Rebecca Kimball, kes on OpenWings projekti kaastöötaja. See on ka avatud juurdepääs, mis tähendab, et ornitoloogid kogu maailmast saavad tulemusi - mis avaldatakse vastavalt nende kaardistamisele - mitte ühe partiina projekti lõpus - kasutada põhjalikumalt linnupere konkreetsetele harudele puu. Mõni vähem mõistetud linnugrupp „väärib suuremat tähelepanu kui me suudame neile selles laiaulatuslikus uuringus anda, ” ütleb Kimball.
"Individuaalselt on kõigil meist [lindude] liike, keda me armastame ja huvitame, " sõnab ta, kuid suurte küsimuste esitamine tähendab, et teadlastel on võimatu OpenWingsi projekti konkreetsetes lindude peredes nullida. Andmete vaba juurdepääsuga muutmine tähendab, et töö saab ikkagi ikkagi tehtud, ütles ta.
Rufous-naped mutrivõtmed. Smithsoniani linnudivisjon hoiab ja haldab maailmas suuruselt kolmandat linnukollektsiooni, kus on üle 625 000 isendi. (NMNH / Smithsoni institutsioon) Geeniteabe järjestamine enam kui 10 000 linnuliigi kohta on endiselt suur ettevõtmine ja asi, mis sai võimalikuks alles tänu hiljutistele edusammudele geenianalüüsis, ütles Chesser. Selle laiaulatusliku uuringu läbiviimiseks peavad teadlased nullima spetsiifiliste DNA järjestuste osas, mida nimetatakse ülitäpsteks. Need DNA piirkonnad on kannatanud varasemate spetsiifiliste sündmuste ajal, kui uut tüüpi linnud tulid puu uutele okstele istuma ja pakkusid viisi geneetilistele suhetele tagasi vaadata.
See projekt poleks võimalik ilma muuseumide hoolika kogumise ja säilitamiseta, väidab Chesser. OpenWingsi kaastöötajad esindavad asutusi, kus on tohutul hulgal linnunäiteid, sealhulgas Loodusloomuuseum, Ameerika Loodusloomuuseum ja Smithsonian Institutioni riiklik loodusloomuuseum. Nende hulgas on ka kiiresti kasvavaid kollektsioone ülikoolides - eriti Kansase ülikoolis ja Louisiana üliõpilasülikooli loodusteaduste muuseumis.
Kimballi sõnul on muuseumid alates 1980. aastatest säilitanud oma kollektsioonides olevatelt proovidelt saadud DNA-proove koos töödeldud isendite kehadega. Paljude liikide jaoks pärineb see geneetiline materjal. Muudel juhtudel, kui eksemplarid koguti enne, kui see normiks sai, väidab Cresser, et nad loodavad lindude ootamatule osale: nende talongidele. Parim viis seni leitud säilinud isendist geneetiliste tõendite saamiseks on tema sõnul "lindude varvastele tükk padjakest ära lõigatud".
Praegu uurivad projekti uurijad veel, millistes asutustes on eksemplare millistest lindudest, väidab Cresser. Tema sõnul kasutatakse enamikus sedalaadi uuringutes kümneid või sadu liike - nagu näiteks ajakirjas Nature avaldatud 2015. aasta uuringus, mis pani aluse 198 linnuliigi elupuuks. Tuhandete koordineerimine võtab natuke rohkem tööd, eriti kui olete meeskonnas, kes esindab kümmet peamist osalevat asutust.
B10K-d juhtiv Rockefelleri ülikooli neuroteadlane Erich Jarvis ütles teaduse Elizabeth Pennisi sõnul, et tema arvates võib lindudele tugeva puu genereerida ainult terve genoomi lähenemisviis, kuna see hõlmab igasuguseid lindude DNA-sse kodeeritud geneetilist teavet. . Kuid teised teadlased tunnistasid Pennisi, et see on märkimisväärne edasiminek võrreldes sellega, mida linnu-uurijad on nüüd teinud. See on täielikult rahastatud, mida B10K ei ole.
"See näitab käimasolevate muuseumi kogumise püüdluste tõhusust ja olulist tähtsust, " ütleb Yale'i ülikooli evolutsiooniline ornitoloog Richard Prum, kes on 2015. aasta raamatu kaasautor. “Sellesse konsortsiumi kuulub enamik maailma suurimaid looduslike kudede kollektsioone, ” ütleb Prum, kes OpenWings projektiga ei tegele.
Prum lisab, et on õige aeg, kui keegi lõi täieliku lindude fülogeneesi. Uue geenitehnoloogia abil on see paremini teostatav kui kunagi varem, isegi kui skaala on enneolematu, ütleb ta. Lõppude lõpuks on meetodid juba olemas: on vaja lihtsalt kõik kokku panna. Selline töö võib muuta lindude mõistmise viisi, mis mõjutab nii nende kaitset kui ka evolutsiooni ajalugu.
Darwini ideed evolutsioonist põhinesid tema otste jälgitavatel omadustel. Kuid lisaks neile vaadeldud omadustele on kihid ja kihid geneetilisi suhteid ning ilma geneetiliste teadmisteta olid need tema eest varjatud. Selle uue tehnoloogia abil on võimalik näha, kuidas isegi liigid, kes näevad välja ja tegutsevad erinevalt, võivad olla omavahel tihedalt seotud. Terve puu tegemine "edendab fülogeneetika uurimist", ütles Chesser, kuid see aitab ka looduskaitsele otsesel viisil kaasa.
"Üks kaitsekorralduse kavandamisel sageli kasutatavatest kriteeriumidest on fülogeneetiline eristatavus, " ütles ta. "Sellise kaitse alla võtmisel, kus alad, kuhu kuuluvad liigid nende iseseisvatel evolutsioonilistel harudel, antakse kaitsekorralduse kavandamisel sageli suurem kaal." OpenWingsi projekt näitab, kui erinevad on fülogeneetiliselt erinevad. liike tegelikult on. "See teave peaks olema looduskaitsjatele väga kasulik, hinnates, milliseid alasid või liike tuleks tähtsustada, " ütleb ta
