最新的鳥類家譜發(fā)表在《自然》雜志上，描繪了363種鳥類之間9300萬年的工具進(jìn)化關(guān)系。來源：uux.cn《自然》雜志
（神秘的促進(jìn)青島外圍（香港外圍女）外圍預(yù)約（電話微信181-2989-2716）提供頂級外圍女上門，優(yōu)質(zhì)資源可滿足你的一切要求地球uux.cn）據(jù)加州大學(xué)圣地亞哥分校：一個(gè)國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)建立了迄今為止最大、最詳細(xì)的和改鳥類家譜，這是鳥類一張復(fù)雜的圖表，描繪了363種鳥類之間9300萬年的計(jì)算進(jìn)的家譜建進(jìn)化關(guān)系，占所有鳥類家族的工具92%。
這一進(jìn)步之所以成為可能，促進(jìn)很大程度上要?dú)w功于加州大學(xué)圣地亞哥分校工程師開發(fā)的和改尖端計(jì)算方法，以及該校圣地亞哥超級計(jì)算機(jī)中心最先進(jìn)的鳥類超級計(jì)算資源。這些技術(shù)使研究人員能夠高精度、計(jì)算進(jìn)的家譜建快速地分析大量的工具青島外圍（香港外圍女）外圍預(yù)約（電話微信181-2989-2716）提供頂級外圍女上門，優(yōu)質(zhì)資源可滿足你的一切要求基因組數(shù)據(jù)，為構(gòu)建有史以來最全面的促進(jìn)鳥類家譜奠定了基礎(chǔ)。
4月1日發(fā)表在《自然》雜志和《美國國家科學(xué)院院刊》上的和改兩篇補(bǔ)充論文詳細(xì)介紹了這一進(jìn)展。《自然》雜志報(bào)道了最新的鳥類家譜，揭示了6600萬年前恐龍滅絕的災(zāi)難性大滅絕事件后鳥類進(jìn)化史上的模式。
研究人員觀察到，早期鳥類的有效種群規(guī)模、替代率和相對大腦大小急劇增加，這為這一關(guān)鍵事件后推動鳥類多樣化的適應(yīng)機(jī)制提供了新的線索。在發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的配套論文中，研究人員仔細(xì)檢查了新家譜的一個(gè)分支，發(fā)現(xiàn)火烈鳥和鴿子的親緣關(guān)系比之前的全基因組分析顯示的要遠(yuǎn)。
這項(xiàng)工作是鳥類10000基因組（B10K）項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目由哥本哈根大學(xué)、浙江大學(xué)和加州大學(xué)圣地亞哥分校領(lǐng)導(dǎo)，旨在為約10500種現(xiàn)存鳥類生成基因組序列草案。
“我們的目標(biāo)是重建所有鳥類的整個(gè)進(jìn)化史，”加州大學(xué)圣地亞哥雅各布工程學(xué)院電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Siavash Mirarab說，他是《自然》論文的共同高級作者，也是《美國國家科學(xué)院院刊》論文的第一作者和共同通訊作者。
拼湊過去
這些研究的核心是一套被稱為ASTRAL的算法，Mirarab的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了該算法，以前所未有的可擴(kuò)展性、準(zhǔn)確性和速度推斷進(jìn)化關(guān)系。通過利用這些算法的力量，該團(tuán)隊(duì)整合了來自60000多個(gè)基因組區(qū)域的基因組數(shù)據(jù)，為他們的分析提供了堅(jiān)實(shí)的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)。
研究人員隨后檢查了整個(gè)基因組中單個(gè)片段的進(jìn)化史。從那里，他們拼湊出一個(gè)基因樹的馬賽克，然后將其匯編成一個(gè)綜合物種樹。這種細(xì)致的方法使研究人員能夠構(gòu)建一個(gè)新的、改進(jìn)的鳥類家譜，即使在歷史不確定的情況下，也能以驚人的精度和細(xì)節(jié)描繪復(fù)雜的分支事件。
米拉拉布說：“我們發(fā)現(xiàn)，為了解決鳥類之間的進(jìn)化關(guān)系，我們在分析中添加數(shù)萬個(gè)基因的方法實(shí)際上是必要的。”。“你真的需要所有的基因組數(shù)據(jù)來高度自信地恢復(fù)6500萬至6700萬年前這段時(shí)間發(fā)生的事情。”
該團(tuán)隊(duì)之所以能夠在大規(guī)模數(shù)據(jù)集上進(jìn)行這些分析，是因?yàn)镸irarab的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了在強(qiáng)大的GPU機(jī)器上運(yùn)行的計(jì)算方法。他們在加州大學(xué)圣地亞哥分校圣地亞哥超級計(jì)算機(jī)的“Expanse”超級計(jì)算機(jī)上進(jìn)行計(jì)算。
米拉拉布說：“我們很幸運(yùn)能夠使用這樣一臺高端超級計(jì)算機(jī)。”。“如果沒有Expanse，我們將無法在合理的時(shí)間內(nèi)在如此大的數(shù)據(jù)集上運(yùn)行和重新運(yùn)行我們的分析。”
研究人員還研究了不同基因組采樣方法對該樹準(zhǔn)確性的影響。他們表明，兩種策略——對每個(gè)物種的許多基因進(jìn)行測序，以及對許多物種進(jìn)行測序——結(jié)合在一起對重建這一進(jìn)化史很重要。
哥本哈根大學(xué)生物學(xué)教授、《自然》論文的主要作者Josefin Stiller說：“因?yàn)槲覀兓旌鲜褂昧诉@兩種策略，我們可以測試哪種方法對系統(tǒng)發(fā)育重建有更強(qiáng)的影響。”。
“我們發(fā)現(xiàn)，從每個(gè)生物體中提取許多基因序列比從更廣泛的物種中提取更重要，盡管后一種方法有助于我們確定不同群體的進(jìn)化時(shí)間。”
糾正過去
在他們先進(jìn)的計(jì)算方法的幫助下，研究人員還能夠揭示他們在之前的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)的一些不尋常的東西：鳥類基因組中一條染色體的特定部分?jǐn)?shù)百萬年來一直保持不變，沒有預(yù)期的基因重組模式。
這種異常現(xiàn)象最初導(dǎo)致研究人員錯(cuò)誤地將火烈鳥和鴿子歸類為進(jìn)化上的近親，因?yàn)榛谶@一不變的DNA片段，它們看起來關(guān)系密切。這是因?yàn)樗麄冎暗姆治鍪腔?8種鳥類的基因組。
但通過使用363個(gè)物種的基因組重復(fù)他們的分析，出現(xiàn)了一個(gè)更準(zhǔn)確的家譜，使鴿子與火烈鳥的距離更遠(yuǎn)。此外，Mirarab及其同事利用由洛克菲勒大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)教授、合著者Erich Jarvis領(lǐng)導(dǎo)的脊椎動物基因組計(jì)劃（VGP）提供的六個(gè)高質(zhì)量基因組，能夠檢測到并推定解釋這種令人驚訝的模式。
“令人驚訝的是，這段被抑制的重組期可能會誤導(dǎo)分析，”佛羅里達(dá)大學(xué)生物學(xué)教授、美國國家科學(xué)院院刊論文的共同通訊作者愛德華·布勞恩說。“因?yàn)樗赡軙`導(dǎo)分析，所以在未來6000多萬年內(nèi)，它實(shí)際上是可以檢測到的。這是最酷的部分。”
接下來的步驟
這項(xiàng)工作的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了研究鳥類進(jìn)化史的范圍。Mirarab實(shí)驗(yàn)室開創(chuàng)的計(jì)算方法已成為重建各種其他動物進(jìn)化樹的標(biāo)準(zhǔn)工具之一。
接下來，該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)努力構(gòu)建一幅完整的鳥類進(jìn)化圖。生物學(xué)家正在對其他鳥類的基因組進(jìn)行測序，希望將家譜擴(kuò)大到包括數(shù)千個(gè)鳥類屬。
與此同時(shí)，Mirarab領(lǐng)導(dǎo)的計(jì)算科學(xué)家正在完善他們的算法，以適應(yīng)更大的數(shù)據(jù)集，以確保未來研究中的分析能夠高速準(zhǔn)確地進(jìn)行。