大约 6600 万年前,一块岩石猛烈撞击我们的星球,改变了地球上生命的进程。
全球范围内的连锁反应标志着. 非鸟类消失在化石记录中——但它们的消亡为其他生命形式的崛起和繁荣开辟了道路。
撞击发生后不久,现代鸟类的最早祖先就出现了。现在,科学家在鸟类基因组中发现了这场灾难的痕迹——大规模灭绝事件带来的剧烈变化使鸟类得以多样化,成为极其成功和多样化的动物种类充斥着当今的世界。
“通过研究现存鸟类的 DNA,我们可以尝试检测地球历史上最重要的事件之一之后基因序列发生变化的模式。”鸟类学家杰克·贝夫说密歇根大学。
“这些事件的特征似乎已经印在了幸存者的基因组中,几千万年后我们仍能检测到。”
这撞击现在墨西哥的尤卡坦半岛是毁灭性的。现在被称为白垩纪-古近纪灭绝,它消灭了地球上大约 76% 的动物。
巨大的损失留下了一个真空,幸存下来的生命很快填补了这一真空,进化和多样化,在重建的世界中占据了一席之地。鸟类恐龙发生了巨大的变化,成为约 10,000 种鸟类我们今天在周围看到的。
现在,当动物通过进化而发生变化时,其基因组中的 DNA 组成可能会发生变化。
DNA 的基本组成部分 –核苷酸– 由四种不同的碱基组成,分别标记为 A、C、G 和 T。这些碱基的比例核苷酸碱基基因组内的基因会发生转变,从而导致生物发育发生改变。
此前对鸟类进化的研究假设鸟类的 DNA 组成是固定的,不会改变。利用新开发的软件,研究人员能够放宽这一假设,在允许核苷酸碱基比率发生变化的范式下进行操作。
Berv 和他的同事利用该软件分析了所有主要鸟类群体之间的基因组差异。这使他们能够识别自白垩纪-二叠纪灭绝以来基因组组成的变化。
他们把精力集中在紧随其后的 500 万年时期研究发现,灭绝事件在300万至500万年内导致鸟类基因组发生了几次重大转变。
这些变化具体与成年鸟的大小、新陈代谢以及幼鸟的发育情况有关。
例如,成年后的鸟类比鸟类恐龙小得多。而且,幼鸟体型更小、更弱,出生时没有羽毛,需要父母一段时间的悉心照料。如今有些鸟类不需要这种照料,比如小鸭和小鸡,这种特性被称为早熟,还有鸟类恐龙中也有证据。
“我们发现成年鸟的体型和孵化前的发育模式是鸟类生物学的两个重要特征,我们可以将这些特征与我们检测到的基因变化联系起来。”贝夫说。
“据我们所知,DNA组成的变化以前从未与白垩纪末期的大规模灭绝有如此明确的联系。”
此前,DNA 成分变化在大规模灭绝的背景下尚未得到仔细研究。但我们知道大规模灭绝会对世界产生巨大影响,改变整个生态系统及其关系,以及其中生物之间的关系。
这项研究表明,我们还有待探究变化的深度。
“我们的研究强调,这些灭绝事件实际上可以对生物体生物学产生更深远的影响——通过改变基因组进化的重要方面。”古生物学家丹尼尔·菲尔德说英国剑桥大学。
“这项研究加深了我们对大规模灭绝事件对生物学产生的巨大影响的理解,并强调,导致巨型恐龙灭绝的大规模灭绝是地球整个历史上对生物学影响最大的事件之一。”
该研究已发表于科学进步。