Katastrofalne uderzenie gigantycznego meteorytu około 65 milionów lat temu położyło kres panowaniu większości gatunków dinozaurów, pozostawiając po sobie pustkę, z której wyłoniły się ptaki, bezpośredni potomkowie dinozaurów, jako kwitnące osobniki, które przeżyły.

Wydarzenie to wyznacza krytyczny moment w ewolucji ptaków, które od tego czasu rozrosły się do zróżnicowanej grupy liczącej około 10 000 gatunków.

Kompleksowe drzewo genealogiczne ptaków

Naukowcy od dawna usilnie starali się złożyć kompleksowe drzewo genealogiczne ptaków, aby zrozumieć ich ewolucyjną podróż przez tysiąclecia.

Pojawienie się niedrogich technologii sekwencjonowania DNA obiecało rozwiązanie tej złożonej zagadki, upraszczając proces klasyfikacji, który od wieków dezorientował badaczy, podobnie jak ułatwił zrozumienie pochodzenia i powiązań między wieloma innymi gatunkami.

Osobliwy fragment DNA u ptaków

Jednak świat ptaków nie był pozbawiony zagadek. Niedawne wysiłki naukowe wykazały, że wydarzenie towarzyszące wyginięciu dinozaurów 65 milionów lat temu zaciemniło prawdziwy rodowód ptaków.

Odkrycie to wyłoniło się z dwóch przełomowych prac badawczych opublikowanych 1 kwietnia, w których zidentyfikowano segment jednego chromosomu, który pozostawał w stazie, przeciwstawiając się naturalnemu mieszaniu się z sąsiednimi regionami DNA na przestrzeni milionów lat.

Ten osobliwy fragment, reprezentujący zaledwie dwa procent całego genomu ptaka, doprowadził już naukowców do przekonania, że ​​drzewo genealogiczne ptaków można ogólnie podzielić na dwie główne grupy, przy czym gatunki takie jak flamingi i gołębie są uważane za blisko spokrewnionych ewolucyjnie krewnych.

Cztery główne grupy ptaków

Odkrycie dokładniejszego drzewa genealogicznego, które uwzględnia zwodniczy charakter tego segmentu genomu, proponuje obecnie cztery główne grupy ptaków i umieszcza flamingi i gołębie w bardziej odległych gałęziach linii ewolucyjnej.

„Moje laboratorium rozwiązuje problem ewolucji ptaków dłużej, niż chcę o tym myśleć” – powiedział starszy autor Edward Braun, profesor biologii na Uniwersytecie Florydy. „Nie mieliśmy pojęcia, że ​​duża część genomu zachowuje się nietypowo. W pewnym sensie natknęliśmy się na to.”

Sprzeczne interpretacje drzewa genealogicznego

Kilkadziesiąt lat temu Braun i jego zespół wyruszyli w podróż mającą na celu skonstruowanie drzewa genealogicznego Neoaves, które obejmowałoby większość istniejących gatunków ptaków.

Wstępne analizy oparte na genomach 48 gatunków doprowadziły do ​​klasyfikacji Neoaves na dwie nadrzędne kategorie, segregując gołębie i flamingi w jedną grupę, a wszystkie pozostałe gatunki w przeciwnej grupie.

Jednak późniejsza analiza obejmująca 363 gatunki dała rozbieżne drzewo genealogiczne, które podzieliło gołębie i flamingi na odrębne kategorie.

Nowe, krytyczne spojrzenie na ewolucję ptaków

W obliczu dwóch sprzecznych interpretacji ptasiego drzewa genealogicznego naukowcy zagłębili się w dane genetyczne w poszukiwaniu wskazówek, które mogłyby wyjaśnić, która wersja jest prawidłowa.

„Kiedy spojrzeliśmy na poszczególne geny i na to, jakie drzewo wspiera, nagle okazało się, że wszystkie geny wspierające starsze drzewo znajdują się w jednym miejscu. Od tego wszystko się zaczęło” – wyjaśnił Braun.

Tłumienie mieszania się genów

Dalsze badania wykazały, że określona część chromosomu ptaka nie uległa oczekiwanemu mieszaniu genetycznemu w procesie rekombinacji – podstawowego mechanizmu rozmnażania płciowego, który zapewnia różnorodność genetyczną w obrębie gatunku.

To zahamowanie rekombinacji w krytycznym segmencie genomu zbiegające się z okresem wyginięcia dinozaurów spowodowało, że flamingi i gołębie wyglądały na bliżej spokrewnione, niż w rzeczywistości, biorąc pod uwagę cały genom.

Podobne tajemnice mogą kryć się w innych genomach

Odkrycie tego anomalnego regionu genomu, który może wprowadzić w błąd w analizie ewolucyjnej, a mimo to można go wykryć ponad 60 milionów lat później, jest dowodem na złożoność ewolucji ptaków i wyzwania nieodłącznie związane z odkryciem prawdziwej historii tych ptasich potomków dinozaurów.

Braun podkreślił możliwość istnienia podobnych tajemnic w genomach innych organizmów, które nie zostały jeszcze odkryte ze względu na brak szeroko zakrojonych wysiłków w zakresie sekwencjonowania genetycznego.

„Odkryliśmy ten wprowadzający w błąd region u ptaków, ponieważ włożyliśmy dużo energii w sekwencjonowanie genomów ptaków. Myślę, że istnieją takie przypadki dotyczące innych gatunków, które są po prostu obecnie nieznane” – podsumował Braun.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.

—–

Podoba Ci się to, co czytasz? Zapisz się do naszego biuletynu, aby otrzymywać ciekawe artykuły, ekskluzywne treści i najnowsze aktualizacje.

Sprawdź nas w EarthSnap, bezpłatnej aplikacji udostępnionej przez Erica Rallsa i Earth.com.

—–