Pentru Charles Darwin, păsările au oferit o fereastră către procesul de selecție naturală - și în final, evoluția. După ce a observat variația remarcabilă a ciocurilor printre ciupercile din Insulele Galapagos din anii 1830, naturalistul britanic a remarcat: „Văzând această gradație și diversitate a structurii într-un grup mic de păsări, înrudite în mod intim, s-ar putea cu adevărat să fanteze asta dintr-o paucitate originală a păsărilor din acest arhipelag, o singură specie a fost luată și modificată pentru diferite scopuri. ”Cu toate acestea, la peste 150 de ani de la Darwin, relațiile evolutive dintre păsări rămân un mister convingător.
Continut Asemanator
- Această pasăre de 99 de milioane de ani a coexistat cu dinozaurii
În această lună, o coaliție de oameni de știință ai păsărilor universitare și guvernamentale va începe un efort ambițios pentru a dezlănțui aceste relații cu Proiectul OpenWings nou lansat. Finanțat de Fundația Națională de Știință, proiectul are scopul de a crea un copac plin de viață, sau filogenie, pentru păsările lumii. Colectând informații genetice pentru toate cele 10.560 de specii de păsări, cercetătorii speră să creeze o imagine mai bună despre cum au evoluat prietenii noștri aviari acum, din dinozaurii care le-au precedat și cum ar putea să se prezinte în viitor.
„Știm că există denivelări în arborele aviar al vieții”, spune Terry Chesser, un zoolog de cercetare și membru al unității de studiu biologic USGS care lucrează la Muzeul Național de Istorie Naturală. În unele locuri ale copacului, păsările se distanțau unele de altele pe ramuri diferite mult mai repede decât în alte locuri - diferite linii diversificându-se mai repede și, probabil, diferite rate de schimbare în funcție de perioada istoriei. Anumite caracteristici, cum ar fi penajul sau tipul de corp, sunt asociate cu unele dintre aceste modificări, dar nu se știe exact cum.
De asemenea, proiectul are potențialul de a modifica înțelegerile actuale ale evoluției păsărilor, inclusiv întrebări mari despre momentul în care păsările au început să evolueze din dinozauri. Unii oameni de știință consideră că păsările și dinozaurii au început să se separe înainte de evenimentul de extincție Cretace-Paleogen, în urmă cu aproximativ 66 de milioane de ani, care a omorât dinozaurii terestre, în timp ce alții cred că păsările și dinozaurii aviari nu s-au specializat încă la acea vreme. Crearea unei filogenii complete a păsărilor este probabil să rezolve această dispută, sau cel puțin să ofere noi dovezi. Echipa Proiectului OpenWings va lucra cu un paleontolog pentru integrarea dovezilor fosile, spune Chesser.
Proiectul își propune să fie cel mai complet arbore de păsări din viață până în prezent și este primul care a fost realizat pe un grup de animale vertebrate. În prezent, Chesser spune că, atunci când oamenii încearcă să asambleze un copac pentru păsări, „ajung să facă un copac cu multe date lipsă” și adaugă în specii care nu au date care să spună unde ar trebui să meargă având în vedere taxonomiile lor curente, care au fost decise pe baza caracteristicilor observaționale, nu genetice. Un alt proiect, B10k, încearcă să secvenționeze „genomii de referință” complete pentru toate speciile de păsări, dar până acum au ajuns doar aproximativ 300.
Realizarea genomilor de referință este o sarcină gigantică, în timp ce proiectul OpenWings va face este ceva mai ușor de gestionat, spune Rebecca Kimball, biolog biolog în evoluție de la Universitatea din Florida, care este colaborator la Proiectul OpenWings. De asemenea, va fi acces deschis, ceea ce înseamnă că ornitologii din întreaga lume pot folosi rezultatele - care vor fi lansate așa cum sunt grafice, mai degrabă decât într-un lot la sfârșitul proiectului - pentru a privi mai profund ramurile specifice ale familiei de păsări. copac. Unele grupuri de păsări mai puțin înțelese „merită mai mult accent decât vom putea să le oferim în acest studiu pe scară largă”, spune Kimball.
„La nivel individual, toți avem specii [de păsări] de care ne place și suntem interesați”, spune ea, însă punerea unor întrebări mari înseamnă că este imposibil pentru cercetători să se concentreze asupra unor familii de păsări din Proiectul OpenWings. Crearea datelor în acces deschis înseamnă că munca va fi încă finalizată, spune ea.
Wrens cu sifon. Divizia de păsări din Smithsonian găzduiește și menține a treia cea mai mare colecție de păsări din lume, cu peste 625.000 de exemplare. (NMNH / Smithsonian Institution) Secvențarea informațiilor genetice pentru mai mult de 10.000 de specii totale de păsări este încă o întreprindere masivă și ceva care a devenit posibil doar datorită progreselor recente în analiza genetică, spune Chesser. Pentru a efectua acest studiu amplu, cercetătorii vor trebui să zero pe secvențe specifice de ADN care sunt numite regiuni „ultraconservate”. Aceste regiuni ale ADN-ului sunt cele care au îndurat din evenimentele anterioare de specializare, când noi tipuri de păsări au venit să se așeze pe noile ramuri ale copacului și oferă o modalitate de a privi înapoi în relațiile genetice.
Acest proiect nu ar fi posibil fără eforturile de colectare și conservare atentă a muzeelor, spune Chesser. Colaboratorii OpenWings reprezintă instituții cu colecții vaste de exemplare de păsări, inclusiv Muzeul de Istorie Naturală, Muzeul American de Istorie Naturală și Muzeul Național de Istorie a Smithsonian Institution. Acestea includ, de asemenea, colecții în creștere rapidă la universități - în special la Universitatea Kansas și la Muzeul de Științe Naturale al Universității Studențe din Louisiana.
Începând cu anii 80, spune Kimball, muzeele păstrează probe de ADN din epruvete din colecțiile lor împreună cu corpurile tratate ale specimenelor. Pentru multe specii, de aici provine materialul genetic. În alte cazuri, în care exemplarele au fost colectate înainte de a deveni această normă, Cresser spune că se vor baza pe o parte neașteptată a păsărilor: talonele lor. Cel mai bun mod de a obține dovezi genetice de la un exemplar conservat găsit până acum, spune el, „este să tai o bucată de tampoane pe degetele păsărilor.”
Cresser spune că, în acest moment, cercetătorii proiectului își dau seama care sunt instituțiile care au exemplare ale păsărilor. Cele mai multe studii de acest fel folosesc zeci sau sute de specii, spune el - ca un studiu din 2015 publicat în Nature care a pus bazele făcând un arbore de viață pentru 198 de specii de păsări. Coordonarea miilor necesită ceva mai multă muncă, în special atunci când sunteți într-o echipă reprezentând 10 instituții majore participante.
Erich Jarvis, un neuroștiințific de la Universitatea Rockefeller, care conduce B10K, a declarat pentru știința Elizabeth Pennisi că el crede că doar o abordare cu genomul întreg poate genera un copac robust pentru păsări, deoarece acoperă toate tipurile de informații genetice codificate în ADN-ul unei păsări. . Dar alți oameni de știință au recunoscut lui Pennisi că este o îmbunătățire marcantă a ceea ce au acum cercetătorii de păsări: asta și este finanțat integral, ceea ce nu este B10K.
„Acest lucru arată eficacitatea și importanța fundamentală a eforturilor de colecție muzeală în curs”, spune ornitologul evoluționist al Universității Yale Richard Prum, coautor în lucrarea din 2015. „Acest consorțiu include cele mai mari colecții de țesuturi naturale din lume”, spune Prum, care nu este implicat în Proiectul OpenWings.
Prum adaugă că a venit momentul când cineva a creat o filogenie aviară completă. Cu noua tehnologie genetică, este mai realizabil ca niciodată, chiar dacă scara nu are precedent, spune el. La urma urmei, metodele există deja: este doar o chestiune de a le pune pe toate. Acest tip de muncă are potențialul de a schimba modul în care sunt înțelese păsările, ceea ce are implicații atât pentru conservarea lor, cât și pentru istoria lor evolutivă.
Ideile lui Darwin despre evoluție s-au bazat pe caracteristicile observabile ale finisajelor sale. Dar dincolo de aceste caracteristici observabile se află straturi și straturi de relații genetice, și fără o cunoaștere funcțională a geneticii acestea erau ascunse de el. Cu această nouă tehnologie, este posibil să vedem cum chiar și speciile care arată și acționează diferit pot fi strâns legate. Făcând un întreg arbore va „avansa studiul filogeneticii”, spune Chesser, dar va ajuta și conservarea într-un mod direct.
„Unul dintre criteriile utilizate frecvent în planificarea conservării este caracterul filogenetic”, spune el, „astfel încât zonele care includ specii pe ramurile lor evolutive distincte să fie adesea acordate cu o pondere mai mare în planificarea conservării.” Proiectul OpenWings va arăta cât de diferite sunt filogenetice diferite speciile sunt cu adevărat. „Aceste informații ar trebui să fie foarte utile pentru conservatori pentru a face evaluări despre ce zone sau specii trebuie să acorde prioritate”, spune el
