在鳥類DNA發現「基因組化石」 大滅絕事件 觸發鳥類進化

編譯/韋士塔 |2024.08.31
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一些科學家認為6600萬年前一顆小行星撞擊地球,導致大量生物滅絕。圖/美聯社、法新社、網路
科學家分析鳥類的DNA。圖/美聯社、法新社、網路
研究人員認為,6600萬年前的白堊紀末大滅絕,與寬嘴托迪鳥的演化有密切關聯。圖/美聯社、法新社、網路

編譯/韋士塔

科學研究顯示,6600萬年前小行星撞擊墨西哥尤加丹半島,引發大量灰塵遮蔽,陸地植物620天無法光合作用,4年後才有陽光透入;這起事件導致地球近7成5物種消滅,恐龍時代也因此終結。科學家指出,這場浩劫並不只導致恐龍消失、鳥類登場,而是涉及基因重組、鳥類基因進化的故事。

從化石紀錄可知,現存鳥類的早期祖先,在小行星引發的大規模滅絕事件後就啟動了進化之旅。密西根大學(University of Michigan)的一項研究發現,白堊紀末大規模滅絕事件,觸發鳥類基因組發生重大變化。

密西根大學的生命科學研究員柏夫(Jake Berv)表示,為了適應大滅絕後的環境,鳥類的基因快速進化,成為當前地球上最多樣化的動物之一。

柏夫的研究團隊調查所有主要鳥類群體的進化軌跡,並在鳥類DNA中發現了「基因組化石」(genomic fossils);這些化石代表鳥類進化成1萬多個物種的關鍵步驟。

研究人員已把報告發表於《科學前緣》(Science Advances)期刊,柏夫表示:「我們研究鳥類的DNA,嘗試檢測在地球歷史上最重要的事件之一大滅絕後,發生變化的基因序列模式。大滅絕的影響,似乎已烙印在倖存者的基因組,即使經過數千萬年仍可檢測出來。」

柏夫指出,大滅絕摧毀當時地球上大量生命,但同時創造了生物界重新啟動的機會;早期的鳥類在這段時間迅速演化,一步步演化成目前的型態。研究發現,為了適應環境,鳥類的體型快速縮小,羽毛也變得更輕盈,以便靈活飛翔,躲避掠食者並提高覓食成功率。此外,鳥類照顧幼鳥的方式也出現變化,雛鳥的存活較不容易,需要上一代提供更多照顧。

研究人員解釋,在大滅絕後約300萬到500萬年內,倖存的鳥類發展出較小的體型,發育則變得更晚熟,也就是孵化時仍處於胚胎階段,需要父母餵養,並且可能需要幾周的時間才能長出羽毛。

柏夫指出,生物體的基因組由4個核苷酸分子組成,分別以字母A、T、G及C表示。DNA密碼有時會以某種方式進化,從而改變整個基因組中DNA核苷酸的整體組成。觀察這些成分的變化,有助確定發生哪種遺傳變異,了解生物體的進化潛力或能力。

柏夫表示,成年體型及孵化前的發育模式,是鳥類生物學的2大重要特徵;研究人員最大的難題,是釐清鳥類群體之間的關係,以確定現存鳥類生命樹的結構。

2019年起,柏夫和密西根大學生態學和進化生物學教授史密斯(Stephen Smith)合作,開發新的軟體工具,密切地追蹤生命樹不同分支的DNA組成。

協助這項研究的劍橋大學脊椎動物古生物學教授菲爾德(Daniel Field)表示:「我們知道大滅絕事件對生物多樣性、生態和生物形態影響深遠,我們的研究則證明,這些滅絕事件確實改變了基因組的進化。」

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