Za Charlesa Darwina so ptice ponudile vpogled v proces naravne selekcije in na koncu tudi evolucijo. Britanski naravoslovec je po opazovanju izjemne variacije kljunov med štirinožmi Galapagoških otokov v 1830-ih pripomnil: "Če bi videli to razvrstitev in raznolikost strukture v eni majhni, tesno povezani skupini ptic, bi se človek res lahko domislil, da bi se iz prvotnega pomanjkanja ptic v na tem arhipelagu je bila ena vrsta vzeta in spremenjena za različne namene. "Še več kot 150 let po Darwinu pa evolucijski odnosi med pticami ostajajo prepričljiva skrivnost.
Sorodne vsebine
- Ta ptica, stara več kot 99 milijonov let, je obstajala z dinozavri
Ta mesec bo koalicija univerzitetnih in vladnih znanstvenikov za ptice začela ambiciozno prizadevati, da bi razvezala te odnose z na novo zagnanim projektom OpenWings. Namen projekta je Nacionalna znanstvena fundacija ustvariti celotno drevo življenja ali filogenijo za ptice na svetu. Z zbiranjem genetskih informacij za vseh 10.560 vrst ptic raziskovalci upajo, da bodo ustvarili boljšo sliko o tem, kako so se naši zdaj že obstoječi prijatelji ptičarke razvili iz dinozavrov, ki so bili pred njimi, in kako bi se lahko spoprijeli v prihodnosti.
"Vemo, da je drevo ptičjega življenja neenakomerno, " pravi Terry Chesser, raziskovalni zoolog in član ameriške enote za biološko raziskovanje USGS, ki deluje v Nacionalnem prirodoslovnem muzeju. Na nekaterih mestih na drevesu so ptice oddaljene drug od drugega na druge veje veliko hitreje kot na drugih mestih - različne rodove, ki se hitreje spreminjajo in se lahko spreminjajo hitrosti, odvisno od obdobja zgodovine. Nekatere značilnosti, kot sta pljuvanje ali vrsta telesa, so povezane z nekaterimi od teh sprememb, ni pa natančno znano, kako.
Projekt lahko tudi spremeni sedanje razumevanje razvoja ptic, vključno z velikimi vprašanji, kdaj so se ptice začele razvijati iz dinozavrov. Nekateri znanstveniki verjamejo, da so se ptice in dinozavri začeli ločevati pred dogodkom izumiranja krede-paleogena pred približno 66 milijoni let, ki je ubil kopenske dinozavre, drugi pa menijo, da ptic in ptičjih dinozavrov takrat še niso določili. Ustvarjanje popolne filogenije ptic bo verjetno rešilo ta spor ali vsaj ponudilo nove dokaze. Skupina projekta OpenWings bo sodelovala s paleontologom, da bi vključila fosilne dokaze, pravi Chesser.
Cilj projekta je biti najbolj popolno ptičje drevo do zdaj in je bilo prvič storjeno na skupini vretenčarjev. Trenutno Chesser pravi, da ljudje, ko poskušajo sestaviti drevo za ptice, "na koncu naredijo drevo z veliko manjkajočih podatkov" in dodajo vrste, ki nimajo podatkov, ki navajajo, kam naj gredo, glede na njihove trenutne taksonomije, za katere smo se odločili na podlagi opazovalnih, ne genetskih značilnosti. Drug projekt, B10k, poskuša narediti popolne "referenčne genome" za vse vrste ptic, vendar jih je doslej dobil le okoli 300.
Delo referenčnih genomov je velikanska naloga, medtem ko je tisto, kar bo projekt OpenWings naredil, nekoliko bolj obvladljivo, pravi Rebecca Kimball, evolucijska biologinja z univerze na Floridi, ki je sodelavka pri projektu OpenWings. Odprt bo tudi dostop, kar pomeni, da bodo lahko ornitologi z vsega sveta uporabili rezultate - ki bodo objavljeni, ko bodo začrtani, in ne v eni seriji na koncu projekta -, da bi globlje pogledali posebne veje družine ptic drevo. Nekatere manj razumljive skupine ptic si "zaslužijo več pozornosti, kot jim bomo lahko dali v tej obsežni študiji, " pravi Kimball.
"Vsak posameznik ima vse vrste [ptic], ki jih imamo radi in nas zanimajo, " pravi, toda postavljanje velikih vprašanj pomeni, da raziskovalci v projektu OpenWings ne morejo določiti ničesar o določenih družinah ptic. Če omogočite dostop do podatkov, to pomeni, da bo delo verjetno še opravljeno, pravi.
Ogorčene ruševine. Smithsonian's Division of Birds hrani in vzdržuje tretjo največjo zbirko ptic na svetu z več kot 625.000 osebki. (NMNH / Smithsonian Institution) Chesserjeva meni, da je ločevanje genetskih informacij za več kot 10.000 vrst ptic še vedno ogromno, kar je postalo mogoče le zaradi nedavnega napredka na področju genetske analize. Za izvedbo te obsežne študije bodo morali raziskovalci določiti nič na specifičnih zaporedjih DNK, ki jih imenujemo "ultrakonzervirana" področja. Ta območja DNK so tista, ki so prevladala od prejšnjih dogodkov specifikacije, ko so na nove veje drevesa prišle nove vrste ptic in ponujajo način, da se ozrejo nazaj v genetske odnose.
Ta projekt ne bi bil mogoč brez skrbnega zbiranja in ohranjanja muzejev, pravi Chesser. Sodelavci OpenWings predstavljajo ustanove z ogromnimi zbirkami ptičjih primerkov, vključno s Prirodoslovnim muzejem polja, Ameriškim muzejem naravoslovja in Nacionalnim muzejem narave zgodovine Smithsonian Institution. Vključujejo tudi hitro rastoče zbirke na univerzah, zlasti univerza Kansas in muzej naravoslovja Louisiana Student University.
Po osemdesetih letih prejšnjega stoletja, pravi Kimball, muzeji v svojih zbirkah hranijo vzorce DNK iz vzorcev skupaj z obdelanimi telesi osebkov. Pri mnogih vrstah od tu prihaja genetski material. V drugih primerih, kjer so bili zbrani primerki, preden je to postalo pravilo, Cresser pravi, da se bodo zanašali na nepričakovani del ptic: njihove kolone. Najboljši način za pridobitev genetskih dokazov iz do zdaj najdenega ohranjenega primerka je, "pravi, da odrežemo košček blazinic na nogah ptic."
Na tej točki raziskovalci projekta še ugotavljajo, katere institucije imajo vzorce kakšnih ptic, pravi Cresser. Večina tovrstnih raziskav uporablja desetine ali stotine vrst, tako kot študija iz leta 2015, objavljena v reviji Nature, ki je postavila temelje z izdelavo drevesa življenja za 198 vrst ptic. Za usklajevanje tisočih je potrebno malo več dela, še posebej, če ste v skupini, ki predstavlja 10 glavnih sodelujočih institucij.
Erich Jarvis, nevroznanstvenik z univerze Rockefeller, ki vodi B10K, je za Science 's Elizabeth Pennisi povedal, da misli, da samo pristop celovitega genoma lahko ustvari robustno drevo za ptice, saj zajema vse vrste genske informacije, kodirane v ptičji DNK . Toda drugi znanstveniki so Pennisiju priznali, da je to bistveno izboljšanje tega, kar imajo zdaj raziskovalci ptic: to in je v celoti financirano, kar B10K ni.
"To kaže na učinkovitost in temeljni pomen nenehnih prizadevanj za zbiranje muzejev, " pravi evolucijski ornitolog z univerze Yale Richard Prum, soavtor dokumenta iz leta 2015. "Ta konzorcij vključuje večino največjih zbirk naravnih tkiv na svetu, " pravi Prum, ki ni vključen v projekt OpenWings.
Prum dodaja, da je že čas, da je nekdo ustvaril popolno ptičjo filogenijo. Z novo gensko tehnologijo je to bolj izvedljivo kot kdaj koli prej, tudi če je obseg brez primere, pravi. Konec koncev metode že obstajajo: samo stvar je, da vse skupaj sestavimo. Tovrstno delo lahko spremeni način razumevanja ptic, kar ima posledice za njihovo ohranjanje in tudi njihovo evolucijsko zgodovino.
Darwinove ideje o evoluciji so temeljile na opaznih značilnostih njegovih plazilcev. Toda onstran teh opazovanih značilnosti so plasti in plasti genetskih odnosov in brez delovnega znanja genetike so se te skrivale pred njim. S to novo tehnologijo je mogoče videti, kako so lahko celo vrste, ki izgledajo in delujejo drugače, tesno povezane. Celotno drevo bo "pospešilo preučevanje filogenetike", pravi Chesser, vendar bo tudi na neposreden način pripomoglo k ohranjanju.
"Eno izmed meril, ki se pogosto uporablja pri načrtovanju ohranjanja, je filogenetska razlikovalnost, " pravi, "tako, da imajo območja, ki vključujejo vrste na lastnih evolucijskih vejah, veliko večjo težo pri načrtovanju ohranjanja." Projekt OpenWings bo pokazal, kako se filogenetsko razlikuje vrste v resnici so. "Te informacije bi morale naravovarstvenikom biti zelo koristne pri ocenjevanju, katerim območjem ali vrstam je treba dati prednost, " pravi
