科學家在當今鳥類基因中發現恐龍災難的痕跡
大約6,600 萬年前,一塊猛烈撞擊地球的岩石改變了地球上的生命進程。全球變遷的連鎖反應標誌著遨遊的巨獸的末日。非鳥類恐龍在化石記錄中消失了–但它們的消亡為其他生命形式的崛起和繁榮開闢了道路。
大滅絕後不久,今天鳥類的最早祖先出現了。現在,科學家在鳥類的基因組中發現了這場災難的痕跡–大滅絕事件帶來的巨大變化使鳥類得以多樣化,成為當今世界上最成功、最多樣化的一類動物。
密西根大學的鳥類學家傑克-伯夫(Jake Berv)說:「透過研究活體鳥類的DNA,我們可以嘗試發現在地球歷史上最重要的事件之一發生後基因序列發生變化的模式。這些事件的特徵似乎已經印刻在倖存者的基因組中,我們可以在數千萬年後檢測到。
一顆巨大的小行星撞擊了現在的墨西哥尤卡坦半島,造成了毀滅性的災難。這次大滅絕被稱為白堊紀-古近紀大滅絕,估計地球上76% 的動物在這場大滅絕中滅絕。
這種巨大的損失留下了一個真空地帶,而倖存下來的生命很快就填補了這個真空地帶,它們不斷進化和多樣化,在這個重新創造的世界中佔據了一席之地。鳥類恐龍發生了翻天覆地的變化,變成了我們今天看到的1 萬多種鳥類。
現在,當動物透過演化發生變化時,其基因組中的DNA 組成也會改變。
DNA 的基本成分–核苷酸–由四種不同的鹼基(A、C、G 和T)組成。這些核苷酸鹼基在基因組中的比例會發生變化,進而導緻小動物的發育發生變化。
先前對鳥類演化的研究假定DNA 的組成是固定的,不會改變。利用新開發的軟體,研究人員能夠放寬這一假設,在允許核苷酸-鹼基比例變化的範式下進行操作。
Berv 和他的同事利用這個軟體分析了所有主要鳥類群體之間基因組的差異。這使他們能夠確定自白堊紀-二疊紀大滅絕以來基因組組成的變化。
他們將研究重點放在小行星撞擊後的500 萬年時間裡,發現在300 萬到500 萬年的時間裡,鳥類基因組發生了幾次重大變化。
這些變化具體涉及成鳥的體型、新陳代謝以及幼鳥的發育。例如,鳥類成年後的體型明顯小於鳥類恐龍。而且,鳥類的嬰兒也越來越小、越來越弱,出生時沒有羽毛,需要父母一段時間的精心照顧。今天有一些鳥類不需要這種照顧,例如小鴨和小雞,這種特徵被稱為前社會性,在鳥類恐龍中也有證據表明這一點。
“我們發現,成鳥的體型和孵化前的發育模式是鳥類生物學的兩個重要特徵,我們可以將其與我們檢測到的基因變化聯繫起來,”Berv 說。 “據我們所知,DNA組成的變化以前從未以如此明確的方式與白堊紀末大滅絕聯繫在一起”。
Todus subulatus是Coraciimorphae 的成員,該鳥類群被認定與白堊紀末期的大滅絕有著密切關係。 (丹尼爾-菲爾德/劍橋大學)
在此之前,DNA 的成分變化還沒有在大滅絕的背景下被仔細研究。然而我們知道,大滅絕會對世界產生巨大影響,改變整個生態系統及其關係,以及其中生物之間的關係。
這項研究表明,我們尚未深入了解變化的深度。英國劍橋大學的古生物學家丹尼爾-菲爾德(Daniel Field)說:”我們的研究強調,這些滅絕事件實際上會對生物生物學產生更深遠的影響–改變基因組進化的重要方面。這項工作進一步加深了我們對大滅絕事件對生物產生的巨大影響的理解,並強調了導致巨型恐龍滅絕的大滅絕是我們星球整個歷史上對生物影響最大的事件之一”。
這項研究發表在《科學進展》。