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进化生物学家解决脊椎动物之间进化关系的难题

导读 利用有史以来分析的最大且信息量最大的分子系统发育数据集,进化生物学家能够构建一种新的脊椎动物的系统发育树。这棵新树解决了几个仍然存...

利用有史以来分析的最大且信息量最大的分子系统发育数据集,进化生物学家能够构建一种新的脊椎动物的系统发育树。这棵新树解决了几个仍然存在争议的关键关系,包括将肺鱼确定为陆地脊椎动物最亲近的亲戚。下颚脊椎动物的进化是我们自己历史的一部分,因为人类属于四足动物,更具体地说,我们是哺乳动物,或者更具体地说,是灵长类动物。该研究利用了一套新的分析方法,用于建立和重建大规模基因组数据集。将来,这种方法也可用于重建等待解决的其他神秘生物群之间的进化关系。该研究是几个实验室之间的大型合作项目的一部分,其中包括进化生物学家Iker Irisarri博士和康斯坦茨大学的Axel Meyer教授等主要研究人员。他们的研究成果将发表在期刊上2017年7月24日星期一,自然生态与进化。

鱼类,两栖动物,哺乳动物,蛇类,乌龟,蜥蜴,鳄鱼和鸟类都是动物群体,包括数千种物种,形态上彼此非常不同。这些动物谱系在物种丰富度,生活史,行为和生物学的许多其他方面表现出巨大的差异。尽管存在这些差异,但它们都具有骨架和下颚。由于它们起源于大约4.7亿年前,下颚脊椎动物的异常多样化:它们包括超过68,000种所描述的物种,不包括那些灭绝的物种。他们中的一些人进化出了关键的创新,使他们的祖先在泥盆纪时代能够在各大洲留下水并征服陆地环境。他们甚至学会了不止一次飞行。

下颚脊椎动物的进化也是我们人类历史的一部分。因此,理解下颚脊椎动物之间的进化关系已成为生物学中未解决的主要难题之一。尽管进行了数十年的调查,试图确定这些动物群体中的一些如何相互关联仍然很困难。估计描绘进化关系的稳健树是理解进化以及下颚脊椎动物的第一个要求。他们的历史包括重复进化的惊人例子,如飞行(鸟类和蝙蝠)和回声定位(蝙蝠和鲸鱼)。然而,只有在充满信心地估计生物之​​间的关系时,才能认识到这种趋同。

该研究使用迄今为止分析的最大且信息量最大的数据集重建了一个新的脊椎动物系统发育树。共使用来自100个物种的7,189个基因,每个基因提供100万个核苷酸以追溯其进化历史。通过统计方法推断进化关系可被视为“分子考古学”,因为我们基因组DNA中的进化留下的信号被用于重建数百万年前发生的事件。

尽管经过数十年的研究,包括将肺鱼鉴定为陆地脊椎动物最亲近的亲戚,海龟与鳄鱼和鸟类(Archosaurs)的密切联系,或关系,这种新的下颚脊椎动物树解决了几个仍然存在争议的关键关系。两栖动物群体(蝾螈,青蛙,猿猴)(支持Batrachia假设)。使用化石作为锚来对系统发育树进行时间校准,这允许测试多样化与主要地质事件的时间关系。例如,由于恐龙灭绝(6700万年前),两个主要的鸟类和哺乳动物群体被假设为多样化。这项新研究表明两组实际上都比较年长,这一假设使这一假设无效。

该研究的优势是用于分析新的大规模基因组数据集的一组新方法。新开发的分析管道解决了新基因组规模数据集带来的最重要挑战,因此可用于重建等待解决的其他神秘生物群的进化关系。

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