Уточнено родословное древо птиц

Исследователи под руководством Манфреда Гара из Института орнитологии Общества Макса Планка в Зеевизене прояснили родственные связи птичьих семейств. Впервые удалось выяснить связи всех семейств неворобьинообразных птиц и почти всех семейств воробьинообразных. Новое древо основано на участках генов, которые не кодируют белки, но содержат последовательности, специфичные для семейств и их родов.

Некодирующие последовательности

Метод основан на анализе всех активных генов в клетке — транскриптома. Помимо последовательностей, которые транслируются в белки, гены содержат различные некодирующие последовательности. «Они, как правило, остаются без внимания. Однако оказалось, что именно некодирующие последовательности могут разрешить родословное древо птиц», — говорит Хайнер Куль, первый автор исследования.

«Некодирующие участки содержат последовательности, типичные для целого птичьего семейства. По ним можно точно определить, к какому семейству принадлежит птица. Кроме того, мы нашли последовательности, специфичные для родов внутри семейства», — подчеркивает соавтор исследования Каролина Франкл.

Исследователи смогли прояснить связи всех 106 семейств неворобьинообразных птиц и почти всех (115 из 130) семейств воробьинообразных.

Разрешение родословного древа птиц

• Бескилевые (например, страусы) отделились довольно рано.
• Новонёбные делятся на Galloanserae (курообразные и гусеобразные) и Neoaves (новые птицы).
• Внутри новых птиц Mirandornithes (фламинго и поганки) оказались сестринской кладой для всех других отрядов.
• «У странной гоацины, которую долго не могли классифицировать, последний общий предок с Caprimulgiformes (козодоеобразные, включая колибри) жил около 64 миллионов лет назад», — говорит Каролина Франкл.
• На вершине древа находятся Australaves, включающие воробьинообразных, попугаев и ястребов.

Диверсификация и движущая сила

Разнообразие видов птиц впервые резко возросло после вымирания динозавров 65 миллионов лет назад. Между 35 и 33 миллионами лет назад, в олигоцене, число отрядов и семейств птиц снова резко возросло.

Новое древо также показывает, что последний всплеск диверсификации в миоцене, 23–15 миллионов лет назад, почти исключительно касался отряда воробьинообразных (Passeriformes), к которому относятся богатые видами, родами и семействами певчие птицы. В других отрядах птиц почти не развилось новых семейств.

Манфред Гар считает изобретение вокального обучения движущей силой разнообразия певчих птиц: «У многих певчих птиц песня самца определяет готовность самки к спариванию. Новые песни могли способствовать возникновению новых видов».

Преимущество метода

Преимущество этого метода на основе транскриптома в том, что он позволяет эффективно анализировать родственные связи, используя большое количество генов, встречающихся у всех видов птиц.

«Нам не нужно в трудоёмком процессе расшифровывать и заново собирать весь геном. Кроме того, для анализа достаточно капли крови или маленького кусочка кожи. Предыдущие исследования, основанные на последовательностях полных геномов, требовали для вычисления древа суперкомпьютеров, а с нашей методологией достаточно мощного сервера», — говорит Хайнер Куль.