6600万年前,一颗小行星撞击墨西哥湾。这场灾难导致地球上多达3/4的物种灭绝,其中包括霸王龙等恐龙,不过也有一些会飞的、长着羽毛的恐龙幸存下来,并最终演化成现存的1万多种鸟类,包括蜂鸟、秃鹰、鹦鹉、猫头鹰……(详见:6600万年前,小行星撞击白垩纪,飘落一地恐龙毛……

基于化石记录,古生物学家长期以来都认为,小行星撞击后,鸟类演化发生巨大变化,其他动物的大规模灭绝可能让鸟类不再面对大量竞争,从而有机会演变成如今这样枝繁叶茂品种丰富的大家族。

然而,最近一项针对124种鸟类DNA的新研究挑战了传统观点。

一个国际科学家团队于《美国国家科学院院刊》(PNAS)撰文称,鸟类在小行星撞击地球的数千万年前就开始多样化,这意味着撞击事件对鸟类演化并无重大影响。

“我想这会激起一些争论。”论文作者之一、哈佛大学演化生物学家斯科特 · 爱德华兹(Scott Edwards)说道。

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印度古瓦哈蒂郊区的鹦鹉

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美国纽约的猫头鹰

恐龙在至少2亿年前演化出原始羽毛,不为飞行,很可能是为隔热或吸引异性。在小型两足恐龙的一个谱系中,原始羽毛演变得越发复杂,最终变成能飞行的翅膀,恐龙变成了鸟类。关于羽毛如何变成翅膀,学界仍有争议。另一方面,科学家相信,撞击事件造成的阳光遮蔽使地球遭遇漫长冬季,而那时高度多样化的鸟类面对严寒挑战,其中许多种类都灭绝了。

在寻找现存鸟类主要类群的化石时,科学家几乎没发现形成于小行星撞击前的化石。这种缺失带来了前文提到的消除竞争理论,即大规模灭绝为鸟类扫清发展阻力,使它们能演化形成丰富的多样性。

而新研究的作者团队得出截然不同的结论。论文作者之一、江苏师范大学演化生物学家伍少远说道:“我们发现这场灾难对现代鸟类没影响。”

伍教授与同事利用鸟类DNA重建了一个鸟类家谱,揭示主要类群之间的关系。一次最古老的分岔事件创造了两个谱系(或者叫分支),一支包括今天的鸵鸟和鸸鹋,另一支包括所有现存鸟类。这两大谱系随时间推移各自积累新的突变,再分出新的谱系,毫无疑问,距离上一次分岔越久远,谱系积累下的突变越多。通过比较某谱系积累突变的情况,研究团队可以估计它发生下一次分岔的时间。

此外,他们还分析了19个鸟类化石,用以辅助计算工作:如果某个谱系看起来比属于它的化石更新,他们就会调整估计鸟类演化速度的计算机模型。

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智利巴利艾克国家公园的达尔文美洲鸵

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纽约的红宝石喉蜂鸟

最终,团队得出这样一个结论:现存鸟类有一个生活在1.3亿年前的共同祖先。这个家族的新分支在整个白垩纪时期稳步分岔,后又以相当稳定的速度分岔——无论是在小行星撞击之前抑或之后。

伍少远推测,这种稳定的演化趋势可能源于该时期开花植物和昆虫多样性不断增加。

美国密歇根大学演化生物学家雅各布 · 贝尔夫(Jacob Berv,未参与工作)认为新论文展示了“处理大量遗传数据以重建演化历史的最先进方法”,但他对于新观点不敢苟同:如果它的结论正确,那么我们应当能找到在小行星撞击前就留存下的现有鸟类化石,但这方面证据几乎没有。

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美国蒙大拿州汉密尔顿的鸸鹋

贝尔夫倾向于“大多数主要鸟类群在小行星撞击后出现”的观点。在他看来,新研究的潜在问题是,它假设鸟类DNA一代传一代的过程是以稳定速度积累突变的。

但要知道,小行星撞击对生态系统的毁灭性破坏,包括森林消失、食物短缺、漫长严寒等等,可能导致较大体型鸟类死亡,较小鸟类幸存。小型鸟类繁殖时间更短,而且会比撞击事件前的鸟类产生更多后代以及更多突变。我们如果将这种不均衡不稳定的突变当均衡来看,就会搞错演化的时机。

另一方面,贝尔夫也认为,新的分析方法可助学者更好估计演化速度,将计算与DNA和化石等其他证据相结合,从而“调和一些争论”。

资料来源:

An Asteroid Wiped Out Dinosaurs. Did It Help Birds Flourish?

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