《Nature》基因测序修正了一个错误：实际上恐龙并没有灭绝

追溯到恐龙时代的基因组畸形误导了科学家对鸟类进化史的认识。

　　

六千五百万年前，一颗巨大的流星给大多数恐龙带来了毁灭。但并非全部如此。在大灭绝事件的余波中，鸟类——严格来说就是恐龙本身——繁衍了起来。

科学家们花了几个世纪的时间，试图将大约1万种鸟类组织和分类成一个清晰的家谱，以了解最后幸存的恐龙是如何遍布天空的。廉价的DNA测序本应使这一过程变得简单，就像对无数其他物种一样。

4月1日发表的两篇新研究论文中，科学家揭示了6500万年前的另一件事误导了他们对鸟类真正家族历史的认识。他们发现，一条染色体的一部分在时间上冻结了数百万年，它拒绝与附近的DNA混合在一起。这部分，仅占鸟类基因组的2%。过去的研究使科学家们相信大多数鸟类可以分为两大类，火烈鸟和鸽子是进化上的近亲（下图）。但新发布的更准确的家谱解释了基因组中令人误解的部分，确定了四个主要群体，并确定火烈鸟和鸽子的亲缘关系更远。

鸟类是否由恐龙进化而来是古生物学和进化生物学中的一个热门话题。根据这篇文章的研究，我们可以了解到基因组是由不同进化历史的区域组成的马赛克，这些区域随着时间的推移因重组而缩小。在快速辐射事件，如新鸟类（Neoaves）大约6600万年前的早期多样化中，通常不会在基因组的较大片段中观察到一致的进化历史。然而，这项研究发现了一个例外：在鸡染色体4上的一个21 Mb区域显示出与推断的物种树不同的、极其强烈且无不一致信号的进化历史。

这一发现表明，这个特定区域可能由于一个古老的事件而阻止了重组，并在固定之前的数百万年中保持了多态性。这种强烈的信号可能是由于这个古老的重排事件，它在多个物种形成事件中保持了多态性。这一发现还表明，这个区域的存在可能会误导以前使用较低分类群样本的系统发育分析，这突显了分类群和位点采样之间的相互作用。

从这个角度来看，鸟类的进化可能与恐龙有着密切的联系，特别是在大约6500万年前的演化历史中。这一时期的恐龙和现代鸟类的祖先可能经历了某种形式的基因重组或保留下来的遗传特征，这些特征在鸟类的进化早期被固定下来。这支持了鸟类是从恐龙进化而来的理论，特别是从小型、羽毛覆盖的恐龙中演化出来的观点。

“我的实验室研究鸟类进化这个问题的时间比我想考虑的要长，”Edward Braun博士说，他是发表在《PNAS》上的论文的资深作者，也是佛罗里达大学的生物学教授。“我们不知道会有一大块基因组表现得不寻常。我们是偶然发现的。”

Braun领导了一个由加州大学圣地亚哥分校计算机工程教授Siavash Mirarab领导的国际合作团队，发表了他们的证据，证明这种粘性的DNA块混淆了鸟类进化的真实历史。Mirarab和Braun还在《Nature》杂志上发表了一篇论文，概述了由哥本哈根大学的Josefin Stiller领导的最新鸟类家谱。

这两篇论文都是由浙江大学的 Guojie Zhang、洛克菲勒大学的Erich Jarvis和哥本哈根大学的Tom Gilbert领导的B10K鸟类基因组项目的一部分。

十年前，Braun和他的合作者拼凑出了新鸟类的家谱，这个群体包括了绝大多数鸟类。基于48个物种的基因组，他们将新鸟分为两大类:鸽子和火烈鸟属于一组，其余的都属于另一组。当今年对363个物种重复类似的分析时，出现了一个不同的家谱，将鸽子和火烈鸟分为两个不同的群体。

有了两种相互排斥的家谱，科学家们开始寻找能够告诉他们哪一种家谱是正确的解释。

“当我们观察单个基因和它们支持的树时，突然发现所有支持老树的基因都在一个地方。这就是整个事情的开始，”Braun说。

在调查这个地方时，Braun的团队注意到，在数百万年的有性繁殖过程中，它并没有像应该的那样混合在一起。和人类一样，鸟类也会将父亲和母亲的基因遗传给下一代。但鸟类和人类一样，在制造精子和卵子时，首先将从父母那里继承的基因混合在一起。这个过程被称为重组，它通过确保没有两个兄弟姐妹完全相同来最大化物种的遗传多样性。

Braun的研究小组发现，有证据表明，在恐龙消失的几百万年左右，一只鸟类染色体的一部分抑制了这种重组过程。灭绝事件与基因组异常是否相关尚不清楚。

结果是，火烈鸟和鸽子在这块冷冻DNA中看起来很相似。但考虑到整个基因组，很明显，这两个群体的亲缘关系更遥远。“令人惊讶的是，这段抑制重组的时期可能会误导分析，”Braun说。因为它可能会误导分析，所以它实际上是在6000多万年后才被探测到的。这是最酷的部分。”

这样的谜团也可能潜伏在其他生物体的基因组中。

Braun说:“我们在鸟类身上发现了这个误导性的区域，因为我们投入了大量的精力来测序鸟类的基因组。我认为其他物种也有类似的情况，只是目前还不为人所知。”

1.PNAS, A region of suppressed recombination misleads neoavian phylogenomics.

2.Nature (2024), Complexity of avian evolution revealed by family-level genomes.