最新繪製的靈長類進化時間樹填補了對生物多樣性和演化歷史認知的重大空白
靈長類動物不僅包括人類的近親–七大類人猿,還包括450多種猴子、狐猴、長尾猴和加拉巴哥猴。 靈長類動物種類繁多,既有重達400 磅的大猩猩,也有隻有一盎司重的倭狐猴(Microcebus)。 靈長類動物表現出動物王國中一些最迷人的行為:黑猩猩用棍子在空心木頭裡”釣”白蟻,而猩猩則用樹葉做成手套來處理帶刺的榴蓮果。
儘管靈長類動物是地球上被研究得最透徹的動物之一,但它們仍然缺乏完整的分子系統發生樹–一種詳細描述不同物種何時出現以及它們之間關係的綜合進化圖譜。 一個強大的系統發育樹將利用遺傳數據來追蹤物種出現的時間,並確定其最近的進化親屬。 目前,靈長類最大的分子時間樹僅包括200 多個物種。 即使是基於4000 多項已發表研究的最廣泛的合成時間樹,也只涵蓋了大約400 個物種,靈長類進化樹中大約有五分之一尚未解決。
455 種靈長類動物的時間樹。 圖片來自phylopic.org。 圖片來源:克雷格等人,2024 年
時間進化樹的價值不容小覷,它包含了特定世系的每一個物種。 這些演化樹本質上是引人注目的,因為它們記錄了演化歷史,而正是這段歷史造就了我們現在的生物多樣性,同時它們也是未來許多類型運作的重要基礎。 例如,對物種進行分類和系統編目就需要依靠它們來識別新的物種系。
對進化速度及其可能的相關因素(如氣候和地質變化)的研究,從根本上說都與它們背後的系統發育息息相關。 生物地理學、系統地理學和歷史生態學等利用時間樹來研究空間或生態模式的領域,如果沒有系統發生學就不可能實現。 而且,當我們眼睜睜地看著全球生物多樣性在不斷的滅絕事件中消失時,系統發生學是確定保育重點和評估保護物種的努力所產生的影響的重要工具。
由於全面的分子系統進化論是非常有價值的工具,因此人們可能會驚訝地發現它們往往非常罕見。 目前,NCBI分類資料庫包括近50萬個物種的分子序列,而生命時間樹是已發表的最大的定時系統發生資料庫,包括約15萬個物種。
在探討資料庫中的研究集合時,大多數系統發生往往規模較小,平均只包括25 個物種。 這些系統樹都是致力於研究屬或科等關係密切的生物群體的人的心血結晶,他們優先考慮的是研究系統的分辨率,而不是更廣泛的規模。 因此,只有找到將這些工作結合起來的方法,才能滿足對完整生命樹的需求。
雖然包含所有物種分子序列資料的大型完全定時樹非常罕見,但我們發現建構這些樹的材料卻很常見。 首先,文獻中未定時的系統發生樹數量遠遠多於定時的系統發生樹,即使在過去十年發表的論文中也是如此。 只需一次或幾次校準,它們就能成為全球生命時間樹的重要組成部分。
儘管許多物種從未被納入分子系統進化論,但通常都有相應的分子數據存放在NCBI GenBank 等資料庫中,研究人員可以免費獲得這些資料庫中的DNA 序列資訊。 這兩個資料來源為建立全面的時間樹提供了絕佳的機會。
在發表多篇論文的過程中,研究人員開發了一種超級樹建構方法,包括組裝所有已發表的、有時間順序的系統發生,其中包括感興趣的物種;搜尋未定時樹,包括任何剩餘物種,然後利用文獻共識二次校準進行新的定時;最後,組裝全新的排列,最終根據公開可用的數據建立有時間順序的系統發生。
在最近的努力中,這項搜尋發現了足夠的數據來建立一個包含455 種靈長類動物的新的合成超級樹,佔NCBI 分類中所有靈長類動物的98%,比TimeTree 中已有的多55 種。 新時間樹是迄今為止靈長類動物進化關係最完整的描述。
這項工作表明,儘管我們對地球上某些最有吸引力的物種的進化史仍不甚了解,但我們已經掌握了填補這一知識空白的工具。希望最新的研究方案能夠成為一種易於使用的工具,並最終成為了解演化過程的極具價值的工具。 完整的時間樹是許多領域的基礎資源,它們通常可以從現有資料建立。
此外,這種完整的時間樹使我們能夠檢驗無法以其他方式檢驗的假設。 例如,本研究中測試了不同靈長類分支的物種數量是否可以更好地用獨特的物種進化率來解釋,即一些靈長類世系產生新物種的速度比其他世系快得多,或者最好的解釋是否只是時間,即所有世系產生新物種的速度大致相同,而較早的世系隨著時間的推移會積累更多的物種。
主要靈長類動物群體的物種變異率其實都比較接近,因此它們的年齡更能預測其物種豐富度。 如果時間樹中缺少許多物種或日期,那麼這項分析就會很成問題,因此它是大型、完整時間樹實用性的完美例子。
編譯自/ ScitechDaily