新技术助力于鸟类分类研究

图说:AnnaKearns与美国自然历史博物馆的鸲鹟标本。

20世纪30年代,著名生物学家Ernst Mayr成为了第一个研究太平洋鸲鹟的人。他对澳大利亚及其周边岛屿上的鸲鹟和其他鸟类的身体特征、行为和栖息地做了大量的记录,提出了一些可以为进化论研究提供信息的基本概念。尽管各个岛屿之间的鸲鹟存在显著差异,但Mayr认为这些鸲鹟属于同一物种。ErnstMayr对进化生物学做出了巨大贡献,但和大多数科学家一样,他也有错误的时候。

美国史密森尼学会保护生物学研究所的AnnaKearns曾在美国马里兰大学巴尔的摩分校(UMBC)做博士后,她与合作导师KevinOmland及其同事一起,利用Mayr曾用过的鸟类标本,对不同岛屿上的太平洋鸲鹟之间的关系进行了重新研究。这次研究的不同之处在于,Mayr主要是“用眼睛”来比较标本,Kearns则利用了DNA测序和分光光度测定法等技术对鸟的羽色、亮度和饱和度等特征进行了定量比较,从而对不同岛屿间鸲鹟的关系有了进一步认识。

在2015年发表于《保护遗传学》的一篇论文中,Kearns指出生活在澳大利亚正东方诺福克岛(NorfolkIsland)上的鸲鹟是一个独立的物种,而本月发表在《鸟类生物学杂志》上的新论文报道了另外两个新物种——其中一种生活在所罗门群岛和布干维尔群岛,另一种生活在斐济、瓦努阿图和萨摩亚群岛。

这项新研究表明,关于鸟类的生物多样性还有很多都是未知的。UMBC的生物科学教授、论文的主要作者Omland说:“即使是对于这个已被充分研究的鸟类,我们也不知道其生物多样性单元是什么。”了解这些“生物多样性单元”对物种保护至关重要,当所有的太平洋鸲鹟和澳大利亚大陆的绯红鸲鹟被认为是同一物种(生物多样性的最小单元)时,一两个岛屿上鸟类的消失将是不幸的,但不一定会有很大的影响。然而,如果这些鸟类实际上是一个独立物种中仅存的成员,那么这将是灾难性的损失。

“Anna的研究表明,这些岛屿上的鸟类种群有着非常独特的特征。”Omland补充道,“因此,了解知道我们想要保护的生物多样性是什么,是极为重要的。”

研究小组的工作表明,所有太平洋地区的鸲鹟都是澳大利亚种群的后裔。但随着小群鸲鹟在偏远的岛屿上定居,每个岛上的鸲鹟种群都走上了自己的进化之路。如今,某些岛屿种群仍保持着雄鸟羽毛艳丽、雌鸟羽毛暗淡的模式,而另一些岛屿上,两性都进化出了明亮(或暗淡)的色彩。

“从遗传学数据上可以发现,从共同祖先到今天所有的岛屿种群存在两个截然不同的支系。Kearns说,“这意味着这些模式经历了多次独立进化。”

Kearns和Omland认为,这些变化更多地与随机力量有关,而不是进化适应。例如,一个岛屿种群最终形成的模式可能取决于最初来到岛上的个体的颜色。此外,在一个非常小的群体中,基因在一代又一代中的随机分布方式可能产生重大影响——与自然选择的影响相当,甚至更大。

Kearns说:“这些鸟都生活在太平洋众多孤岛上,采样极为困难,因此对它们的全面研究并不多。如果没有前人采集的这些标本,不可能完成这项研究;如果没有现代技术,发现新物种也是不可能的。”揭示这些鸲鹟之间复杂关系增进了人们对该领域的了解,也为研究其它岛屿鸟类提供了借鉴。