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全鳥類種の系統図

全ての現生鳥類種の「生命の樹」が構築された



地理的分布を多様化と結びつける野心的な試みは一部の鳥類の羽を逆立てる。

Virginia Gewin
31 October 2012


全ての知られている鳥類種の巨大な「生命の樹」はそれらの進化関係と、それらが現在どこに棲息しているかを示す。
Cody Schank


科学者たちは世界中の知られている全9,993種の鳥類のあいだの進化関係をマップした。この研究は今日Nature誌に発表された。これはDNA配列データを使って系統ツリー――種々のあいだの進化関係の枝分かれしたマップ――を作り、さらに全球的な鳥類の空間と時間にわたる種分化率を結びつけるという野心的なプロジェクトである。

「これは最初のこのサイズの種の集合での時間軸がある生命の樹だ」と研究の共著者でイェール大学(コネティカット州ニューヘヴン)の進化生物学者の、ウォルター・ジェッツ(Walter Jetz)は話す。

しかし利用可能な配列データがない種が多数あるせいで、この努力は論争も招いている。「これは完全な系統図を作り上げる間に空間を時間と結びつける概念的には素晴らしい試みだ」とシカゴ大学(イリノイ州)の進化生物学者、トレヴァー・プライス(Trevor Price)は話す。「しかし3分の1を欠いた配列を使ってそれを作ったことによってほぼ確実に人為要素が持ち込まれている」

論争の枝分かれ
ジェッツと彼の共同研究者たちは、2008年に発表された広範囲にわたる系統遺伝学の研究に基づいて、鳥類の種を158個のクレードに分割した。これらのクレードは共通祖先から進化したと考えられるよく確立されたグループだ。10個の化石を使って、研究者たちはその背骨に年代をつけて固定した。そして、ツリーにすべての現生種を配置するのに、遺伝学情報が利用できるおよそ6,600種から始めた。

遺伝学データがない残りの3,330種については、研究者たちは特定の制約――同じ属の中のメンバーであることなど――を使って、種がツリーの中のどこに置かれるのがいちばんありそうかを決めた。次に彼らは何千個もの可能性のあるツリー構成を作り、この不確実さを説明するためにそれぞれに種分化率と絶滅率の推測値をモデル計算した。研究者たちは素早い放散が時間と空間を通して起こってきたのに、種分化の率は過去4000万年にわたって急激に増加してきていることを見いだした。

一部の科学者たちはこの研究結果に疑問を投げかけている。「このサイズのツリーにとって、仮定にどんな小さな系統バイアスがあっても、10,000種にわたって積み上がって、まったく存在しないはずのトレンドとして検出される結果になるだろう」とレディング大学(英)の進化生物学者、マーク・パーゲル(Mark Pagel)は話す。しかし研究者たちが遺伝学データが存在する種だけを使って分析を繰り返した場合も、だいたい同じパターンが見られた。

空間と時間
研究者たちはある予想外の地理的パターンを見つけた。「一般的な説明とは反対に、多様化率は緯度によって変わらない」とジェッツは話す。そうではなく、多様化率は経度によって違い、東半球より西半球のほうが速い。


鳥類は10,000近くの種が知られている。
Erica Olsen/FLPA


種は時間が経るにつれて多様化するが、完全な化石証拠がない限り種の過去の動きを説明するのは難しい。その結果、このモデルは種の多様化率とその現存する場所を結びつけた――気候と種の分布が非常に異なっていたと思われる、種が起源した時期に結びつけるのではなく。「この論文は種がどう散らばっているかを説明しようと試みているが、我々はまだそこに達していない」とプライスは話す。さらなる化石が過去の動きを確かめるのに必要になるだろう。

それでもなお、ジェッツによると彼はこのツリーが時の試練に耐えると予想しているという。「さらなる配列データが加われば、一部の詳細が変わるだろうが、中心となる研究結果のどれかがが引っ繰り返る事態は私にはまったく想像できない」と彼は話す。「これが鳥類の系統学の決定版でないことは確かだ。我々はそれが鳥類の生命の樹についての我々の理解を改善し続ける他の努力の引き金となることを望んでいる」

Nature News
'Tree of life' constructed for all living bird species
Virginia Gewin, 31 October 2012
Nature doi:10.1038/nature.2012.11712

原論文
W. Jetz, G. H. Thomas, J. B. Joy, K. Hartmann & A. O. Mooers
The global diversity of birds in space and time
Nature (2012) doi:10.1038/nature11631, Published online 31 October 2012

(11/3追記)



初の全現生鳥類の家系図は進化と多様化を明らかにする



全ての現生鳥類を結び、恐竜類が地球上を闊歩して以来、鳥類が進化し多様化した時期と場所を明らかにする世界初の家系図が、シェフィールド大学の科学者たちによって作られた。


鳥類の家系図。Credit: W. Jetz et al., Nature (2012)

専門家たちはこの家系図に10,000種近くの鳥類が棲息する場所を図示し、世界中のどこでもっとも多様化が起こったかを示す。

シェフィールド大学、イェール大学、タスマニア大学、およびサイモン・フレイザー大学の研究者たちによると、新種の生成は過去5000万年にわたって加速してきたという。驚くことに、種形成は種が豊富な熱帯では速くないが、東半球にくらべて西半球のほうが速く、島嶼でも速かった。

この研究は科学者たちが鳥類の家系図を作ったのが初めてであるだけでなく、もっとも多様な種を絶滅から保護しようとする努力の中で保護運動に優先順位をつける助けになるだろう。

シェフィールド大学動植物科学教室のガヴィン・トマス博士(Dr Gavin Thomas)はこう話した。「我々は鳥類の種のあいだの進化関係を示す初の家系図を構築した。我々は化石と遺伝学データを使って鳥類ツリーのすべての異なる枝の年代を推定した。そのため時間を通してどのように多様性が蓄積されてきたのかを評価できた。我々の研究は世界中の鳥類から驚異的な量の遺伝学データを収集してきた博物館と大学の研究者たちのおかげだ」

現代のスーパーコンピュータの大きな進歩にもかかわらず、研究者たちは何百万年ぶんもの化石データ、DNA、数学、および地図を分析しするのにほぼ5年をかけた。そしてこの、何千もの生きた鳥類がどうやって現在ある姿になったのかについての、かつてないスナップショットが作られた。

科学者たちはどの種がより多様でどの種が多様でないかを計算できるようにするために、新しい「種率」('species rate')という計測値を作り出しさえした。

トマス博士はこう続けた。「多様化は種分化と呼ばれる新種発生と既存種絶滅の最終結果だ。我々はこのデータを全ての現生鳥類種の地理的分布についての既存データと組み合わせた。そうして世界中の多様化をマップすることができた」

「この『系統学』は全ての現生鳥類を含む最初のものであるために重要だ。それは、我々が全球スケールで生物多様性と進化について疑問を問い、何百万年もにわたって多様性がどのように変化してきたかについての新しい洞察を得られる上に、それらの変化の理解もできることを意味する。もっと広く、系統学が使える方法で、解決が明らかでないものは、保護運動に優先順位をつけることにある」

「我々は絶滅の危機がもっとも大きい種がツリーのどこにあり、それが表す進化史がどれだけ他から離れているかを問うことができる。一部の種は近縁で独自の進化史の量は小さいが、他の種は近縁が少ししかなく、その消失は甚大な量の回復不能な進化史の消滅を表すだろう。おそらく時間をかけて多様化に影響してきたのは環境変化だ。気候変動も異なったタイプの生息地の範囲へ影響することによってそれに寄与しただろう」

The University of Sheffield, News Releases
First ever family tree for all living birds reveals evolution and diversification
30 October 2012
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