生物学家发现恐龙灭绝时隐藏的基因组遗产
生物学家发现恐龙灭绝时隐藏的基因组遗产
6600万年前，一颗小行星撞击地球，导致非鸟类恐龙灭绝。然而，这场灾难性事件也开启了鸟类进化的全新篇章。近日，密歇根大学的一项最新研究在鸟类基因组中发现了这场大灭绝留下的"基因组化石"，揭示了这一灾难性事件如何影响了鸟类的进化路径。
密歇根大学的研究团队通过分析鸟类基因组，发现了6600万年前由小行星撞击引发的大灭绝事件留下的重要遗传痕迹。这项研究不仅加深了人们对大灭绝如何塑造地球生命的理解，还揭示了这场灾难性事件如何对生物多样性和生物体生物学产生深刻而持久的影响。
化石记录显示，现生鸟类的早期祖先在小行星撞击事件后开始了它们的进化之旅。研究团队通过分析所有主要鸟类的进化轨迹，在鸟类的DNA中发现了"基因组化石"的证据，这些化石标志着鸟类进化为1万多个现存物种的关键进化步骤。该研究以开放获取文章的形式发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。
第一作者杰克-贝弗（Jake Berv）表示："通过研究活着的鸟类的DNA，我们可以尝试检测在地球历史上最重要的事件之一发生后刚刚发生变化的基因序列模式。这些事件的特征似乎已经以一种我们可以在数千万年后检测到的方式印入了幸存者的基因组中。"
生物体的基因组由四个核苷酸分子组成，分别用字母 A、T、G 和 C 表示。基因组中这些核苷酸的排列顺序决定了生命的"蓝图"。研究人员发现，大灭绝事件引发了核苷酸组成的变化。他们还发现，这些变化似乎与鸟类的幼年发育方式、成年体型和新陈代谢有关。
例如，在大灭绝发生后的300万至500万年间，幸存的鸟类体型趋于变小。它们还改变了幼鸟的发育方式，有更多的物种变成了"离体"的。这意味着它们孵化时仍处于胚胎期，需要父母喂养，可能需要数周时间才能羽化。像鸡和火鸡这样孵化出来就能自食其力的鸟类被称为"前社会性鸟类"。
"我们发现，成年鸟的体型和孵化前的发育模式是鸟类生物学的两个重要特征，我们可以将它们与我们检测到的基因变化联系起来。"贝弗说。
2019年底，贝弗开始与麻省大学生态学和进化生物学教授斯蒂芬-史密斯（Stephen Smith）合作，后者正在开发一种软件工具，用于更密切地跟踪 DNA 随时间和生命树不同分支的组成。有了这个工具，研究人员就能放宽 DNA 成分保持不变的假设。史密斯说，这样一来，DNA进化的"模型"就可以在进化树上变化，并找出DNA组成可能发生变化的地方。
在这项新研究中，这些变化的时间集中在白垩纪末大灭绝后的大约500万年之内。他们的研究方法还让他们能够估算出哪些鸟类特征与 DNA 组成的这些变化关系最为密切。
贝弗说："这是一种重要的基因变化，我们认为可以将其与大灭绝事件联系起来。据我们所知，DNA组成的变化以前从未以如此明确的方式与白垩纪末大灭绝联系在一起"。
丹尼尔-菲尔德（Daniel Field）是美国加州大学洛杉矶分校古脊椎动物学教授。他一直对了解白垩纪末期大灭绝如何影响鸟类进化感兴趣。他为大灭绝后早期鸟类的进化提供了指导。
"我们知道，大灭绝事件会极大地影响生物多样性、生态学和生物形态。"菲尔德说："我们的研究强调，这些灭绝事件实际上可以通过改变基因组进化方式的重要方面，对生物生物学产生更加深刻的影响。"这项研究进一步加深了我们对生物大灭绝事件的巨大生物影响的理解，并强调了灭绝巨型恐龙的生物大灭绝是我们星球整个历史上对生物影响最大的事件之一。"
通过放宽进化生物学中使用的典型假设，他们对鸟类早期历史中发生的一系列事件有了更细致入微的了解。
史密斯说："我们通常不会把整个生命树中DNA组成和模式的变化看作是在某一特定时间和地点发生了有趣事情的变化。这项研究说明，我们可能遗漏了一些东西。"
本文原文来自ScitechDaily