logo 首頁 > 文匯報 > 教育 > 正文

【科學講堂】不同基因圖譜 鳥類親疏有別

2019-10-09
■雀鳥種類的多姿多彩,大家可能早已知道。 網上圖片■雀鳥種類的多姿多彩,大家可能早已知道。 網上圖片

上次跟大家分享了科學家們在南極洲發現的維加鳥(學名:Vegavis iaai)化石:這個珍貴的化石,容許我們一窺古代雀鳥的發聲器官。這塊化石,也為另外一個與鳥類演化有關的問題提供了很有用的研究材料:雀鳥的出現,是在恐龍滅絕之後,還是恐龍與鳥類,其實早已是在一起演化的呢?今天就和各位討論一下這個方向的故事。

演化時間較短 基因不易分析

雀鳥種類的多姿多彩,大家可能早已知道:有不會飛但「高頭大馬」的鴕鳥、有飛翔天際目光銳利的鷹鷲、有善於在水邊覓食的水鳥,各種形態,多不勝數。不過這許許多多的雀鳥種類,又是在什麼時候演化出來的呢?這個問題不容易回答,其中一個原因,是因為一直以來,我們在古近紀時期(六千六百萬至二千三百萬年前)找到許多與現代鳥類有關的化石,但是類似的化石,卻沒有在白堊紀時期(一億四千五百萬年至六千六百萬年前)之中找到。因此直至維加鳥化石的發現為止,科學家們一直難以從化石中斷定,現代鳥類的演化,究竟是開始於恐龍還在雄霸天下的時代,還是待到恐龍於白堊紀以後大量滅絕才開始。

現在基因分析的技術愈來愈先進,會有助於回答這個問題嗎?還是有些難度。如前所述,現今雀鳥的種類繁多,但是演化所用了的時間卻相對較短;這種短期之內演化出來卻又千姿萬彩的現代鳥類家族圖譜,縱是利用基因分析也不是很容易可以確定出來。耶魯大學的生物學家普魯姆(Richard Prum)跟他的研究夥伴,幾年前分析了198種不同雀鳥的基因圖譜,希望從中決定雀鳥之間的親疏關係,建構出牠們的族譜。不過他們做成的族譜,跟另一個研究的結果不是很一致:當時在美國杜克大學醫學中心的賈維斯(Erich Jarvis)和其他的學者,也分析了來自48種鳥類、多達四千萬個的基因單元。不難理解,兩個研究團隊的鳥類族譜之間的差異,主要出現在演化較早期的部分。

早期演化複雜 或不是樹根狀

兩個研究留意的雀鳥品種數量雖然不同,但利用到的基因數據也很多。為什洧滫戔o出的鳥類族譜會不同呢?其中的一個原因,可能源於早期鳥類演化的複雜性。我們常常會將族譜想像成樹根的模樣:一種鳥類的共同祖先,隨荇伅’蚨C慢演化出兩種(或幾種)較新的雀鳥種類,因此族譜看來就會好像一條往前延伸開叉的樹根。

然而鳥類最初的演化可能複雜又短促,不同種類的雀鳥在演化的初期,可能不停地相互影響,因此真正的族譜,可能並不是樹根狀,而是更像一個縱橫交錯的蜘蛛網絡。在這樣的情況下,當我們的分析集中在不同的基因部分,就有可能推論出不一樣的種類族譜。

正因如此,後來發現的維加鳥的化石,就特別有意義:它為鳥類是跟恐龍一起演化的這個想法,提供了新的證據。

不過化石的發現卻不能解決所有的問題:比方說雀鳥分裂成不同種類的確切時間,自然要比化石所屬的時間為早,不能單靠化石來確定。要更深入了解,當然要靠科學家們的繼續努力了。■張文彥 香港大學理學院講師

短暫任職見習土木工程師後,決定追隨對科學的興趣,在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位,修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師,教授基礎科學及通識課程,不時參與科學普及與知識交流活動。

讀文匯報PDF版面

新聞排行
圖集
視頻