Za Charlesa Darwina, ptice su ponudile prozor u proces prirodne selekcije - i na kraju, evolucije. Nakon što je primijetio nevjerojatne varijacije kljunova među finovima na otocima Galapagos u 1830-ima, britanski prirodoslovac je napomenuo: „Vidjevši tu gradaciju i raznolikost strukture u jednoj maloj, srodno povezanoj grupi ptica, moglo bi se zaista zamisliti da iz izvorne jatosti ptica u ovog arhipelaga, jedna vrsta je uzeta i modificirana za različite svrhe. "Još više od 150 godina nakon Darwina, evolucijski odnosi između ptica ostaju uvjerljiva misterija.
Povezani sadržaj
- Ova ptica stara 99 milijuna godina koegzistirala je s dinosaurima
Ovog mjeseca koalicija sveučilišnih i vladinih znanstvenika za ptice započet će ambiciozni napor da rastegne te odnose s novo pokrenutim Projektom OpenWings. Projekt financiran od strane Nacionalne zaklade za znanost ima za cilj stvaranje pukog stabla života ili filogenije za ptice na svijetu. Prikupljajući genetske podatke za svih 10.560 vrsta ptica, istraživači se nadaju da će stvoriti bolju sliku o tome kako su se naši sadašnji postojeći prijatelji ptičara razvijali od dinosaura koji su im prethodili i kako bi mogli krenuti u budućnost.
"Znamo da postoji neravnina u ptičjem stablu života", kaže Terry Chesser, zoolog koji radi na istraživanju i član USGS-ove jedinice za biološko istraživanje koja djeluje u Nacionalnom prirodoslovnom muzeju. Na nekim mjestima na drvetu ptice su se odvajale jedna od druge na različite grane mnogo brže nego na drugim mjestima - različite linije koje se diverzificiraju brže i možda različite stope promjene ovisno o razdoblju povijesti. Određene karakteristike, kao što su šljiva ili tip tijela, povezane su s nekim od tih promjena, ali nije poznato točno kako.
Projekt također ima potencijal mijenjati trenutna shvaćanja evolucije ptica, uključujući i velika pitanja o tome kada su ptice počele evoluirati od dinosaura. Neki znanstvenici vjeruju da su se ptice i dinosauri počeli odvajati prije događaja izumiranja krede-paleogena prije oko 66 milijuna godina koji su ubili kopnene dinosaure, dok drugi vjeruju da ptice i ptičarski dinosauri još nisu bili specificirani u to vrijeme. Stvaranje cjelovite filogenije ptica vjerojatno će riješiti ovaj spor ili barem ponuditi nove dokaze. Tim projekta OpenWings sarađivat će s paleontologom na integriranju fosilnih dokaza, kaže Chesser.
Cilj projekta je biti najcjelovitije ptičje stablo života do sada, a prvo je učinjeno na skupini kralježnjaka. Trenutno, Chesser kaže, kad ljudi pokušaju sastaviti drvo za ptice, oni "na kraju izrade stablo s puno nedostajućih podataka", i dodaje u vrste koje nemaju podatke koji navode gdje bi trebali krenuti s obzirom na njihove trenutne taksonomije, za koje je odlučeno na temelju promatračkih, a ne genetskih karakteristika. Drugi projekt, B10k, pokušava slijediti kompletne "referentne genome" za sve vrste ptica, ali dosad ih je ostalo samo oko 300.
Raditi referentne genome je gigantski zadatak, dok je ono što će OpenWings Project učiniti malo upravljivije, kaže Rebecca Kimball, evolucijska biologinja sa Sveučilišta na Floridi, koja je suradnica na projektu OpenWings. To će također biti otvoren pristup, što znači da ornitolozi iz cijelog svijeta mogu koristiti rezultate - koji će biti objavljeni dok su zacrtani, umjesto u jednoj seriji na kraju projekta - da dublje pogledaju određene grane obitelji ptica stablo. Neke manje razumjene skupine ptica „zaslužuju više fokusa nego što ćemo im moći dati u ovom velikom istraživanju“, kaže Kimball.
"Pojedinačno, svi mi imamo vrste [ptice] koje volimo i koje nas zanimaju", kaže ona, ali postavljanje velikih pitanja znači da je nemoguće da se istraživači izjasne o specifičnim obiteljima ptica u projektu OpenWings. Otvaranje podataka prema otvorenom pristupu znači da će rad vjerojatno još završiti, kaže ona.
Ružne olupine. Smithsonian's Division of Birds čuva i održava treću najveću kolekciju ptica na svijetu, s preko 625.000 uzoraka. (NMNH / Smithsonian Institution) Sekvenciranje genetskih podataka za više od 10.000 ukupnih vrsta ptica i dalje je ogroman poduhvat i nešto što je postalo moguće samo zahvaljujući nedavnom napretku u genetskoj analizi, kaže Chesser. Za provođenje ove opsežne studije, istraživači će se morati snaći u specifičnim DNK sekvencama koje nazivamo "ultrakonzerviranim" regijama. Ove regije DNA su one koje su izdržale od prijašnjih događaja specifikacije, kada su nove vrste ptica došle sjesti na nove grane stabla i ponudile način da se osvrnu na genetske odnose.
Ovaj projekt ne bi bio moguć bez pažljivog nakupljanja i očuvanja muzeja, kaže Chesser. Suradnici OpenWings predstavljaju ustanove s ogromnim zbirkama uzoraka ptica, uključujući Terenski prirodni muzej, Američki prirodni muzej i Nacionalni muzej prirodne povijesti Smithsonian Instituta. Oni također uključuju kolekcije na sveučilištima koje se brzo rastu, posebno na Sveučilištu Kansas i Prirodoslovnom muzeju Sveučilišta Louisiana.
Od 1980-ih, kaže Kimball, muzeji čuvaju DNK uzorke iz uzoraka u svojim zbirkama, zajedno s tretiranim tijelima samih uzoraka. Za mnoge vrste ovdje dolazi genetski materijal. U drugim slučajevima, gdje su primjerci prikupljeni prije nego što je ovo postalo norma, Cresser kaže da će se oni oslanjati na neočekivani dio ptica: njihove salone. Najbolji način za dobivanje genetskih dokaza iz sačuvanog uzorka koji je do sada pronađen, kaže, "jest odsjeći komad jastučića na ptičjim nožnim prstima."
U ovom trenutku, istraživači projekta još uvijek otkrivaju koje institucije imaju primjerke tih ptica, kaže Cresser. Većina takvih studija koristi desetine ili stotine vrsta, poput njega - poput studije iz 2015. objavljene u časopisu Nature koja je postavila temelje tako što je napravila stablo života za 198 vrsta ptica. Koordiniranje tisuća zahtijeva malo više posla, posebno ako ste u timu koji predstavlja 10 glavnih institucija koje sudjeluju u radu.
Erich Jarvis, neuroznanstvenik sa Sveučilišta Rockefeller koji vodi B10K, rekao je za Elizabeth Pennisi iz Science da misli da samo pristup cijelog genoma može stvoriti robusno stablo za ptice, jer ono obuhvaća sve vrste genetskih informacija kodiranih u ptičjoj DNK, No, drugi su znanstvenici Pennisiju priznali da je to značajno poboljšanje onoga što sada imaju istraživači ptica: i to u potpunosti financirano, što B10K nije.
„To pokazuje učinkovitost i temeljnu važnost stalnih muzejskih napora“, kaže evolucijski ornitolog sa sveučilišta Yale Richard Prum, koautor knjige za 2015. godinu. „Ovaj konzorcij uključuje većinu najvećih svjetskih kolekcija prirodnog tkiva, “ kaže Prum, koji nije uključen u Projekt OpenWings.
Prum dodaje da je došlo vrijeme da je netko stvorio kompletnu ptičju filogeniju. S novom genetskom tehnologijom, to je izvedivije nego ikad prije, čak i ako je skala bez presedana, kaže on. Napokon, metode već postoje: samo je stvar sastaviti ih. Ovakva vrsta rada može izmijeniti način na koji se ptice razumiju, što ima posljedice za njihovo očuvanje kao i za njihovu evolucijsku povijest.
Darwinove ideje o evoluciji temeljile su se na zapaženim osobinama njegovih udaraca. Ali izvan tih zapaženih karakteristika nalaze se slojevi i slojevi genetskih odnosa, a bez radnog znanja genetike to su bile skrivene od njega. Pomoću ove nove tehnologije moguće je vidjeti kako čak i vrste koje izgledaju i djeluju drugačije mogu biti usko povezane. Čitavo cijelo drvo "unaprijedit će proučavanje filogenetike", kaže Chesser, ali će također pomoći na očuvanje na izravan način.
„Jedan od kriterija koji se često koriste u planiranju zaštite je filogenetska distinktivnost, “ kaže on, „takva da područja koja uključuju vrste na vlastitim različitim evolucijskim granama često dobivaju veću težinu u planiranju zaštite.“ Projekt OpenWings pokazat će koliko se filogenetski razlikuje vrste stvarno jesu. "Te bi informacije zaštitnicima trebalo biti vrlo korisne u donošenju procjena kojim vrstama ili vrstama dati prioritet", kaže on
