Молекулярное исследование ископаемой яичной скорлупы раскрывает скрытое происхождение гигантской вымершей птицы | Чанчуньская компания Bag Seal Tape Group Co., Ltd.

Nature Communications, том 14, номер статьи: 914 (2023) Цитировать эту статью

10 тысяч доступов

1 Цитаты

615 Альтметрика

Подробности о метриках

Систематика вымерших слоновых птиц Мадагаскара остается спорной из-за больших пробелов в летописи окаменелостей и плохой биомолекулярной сохранности образцов скелетов. Здесь молекулярный анализ 1000-летней окаменелой яичной скорлупы дает первое описание филогеографии слоновых птиц и дает представление об экологии и эволюции этих нелетающих гигантов. Митохондриальные геномы со всего Мадагаскара обнаруживают генетические вариации, которые коррелируют с морфологией яичной скорлупы, составом стабильных изотопов и географическим распространением. Корона птицы-слона датируется ок. 30 млн лет назад, когда Мадагаскар, по оценкам, стал менее засушливым по мере продвижения на север. Высокий уровень генетических вариаций между кладами поддерживает выделение Mullerornis в отдельное семейство. Низкие уровни внутрикладовой генетической изменчивости позволяют предположить, что в голоцене на юге Мадагаскара существовало только два рода слоновых птиц. Тем не менее, мы находим коллекцию яичной скорлупы с крайнего севера Мадагаскара, которая представляет собой уникальную линию Aepyornis. Более того, дивергенция внутри Aepyornis совпадает с засушиванием Мадагаскара в раннем плейстоцене ок. 1,5 млн лет назад, и это соответствует фрагментации популяций в высокогорье, что приводит к диверсификации и развитию крайнего гигантизма в короткие сроки. Мы выступаем за пересмотр их таксономии, который объединит палеогеномические и палеоэкологические аспекты.

Слоновые птицы Мадагаскара (Aves: Aepyornithidae) представляли собой крупные нелетающие бескилевые, вымершие около тысячелетия назад. Родство слоновых птиц с другими птицами оставалось загадкой до тех пор, пока несколько генетических исследований не обнаружили, что они являются сестрами новозеландского киви1,2,3, что произвело революцию в нашем понимании птичьего разнообразия. Однако биоразнообразие и эволюционные взаимоотношения внутри птиц-слонов были неопределенными и нестабильными с тех пор, как они были впервые описаны более 150 лет назад4, поскольку большинство видов известны только по небольшому количеству неполных плейстоцен-голоценовых посткраниальных скелетных останков с юга и центрального Мадагаскара5,6, 7 (рис. 1а и дополнительные данные 1). На основе морфологического сравнения окаменелостей скелетов4 (рис. 1c) было общепринято считать около восьми видов слоновых птиц двух родов, но недавняя морфометрическая переоценка скелетного материала6,7 реклассифицировала слоновьих птиц на четыре вида трех родов (Aepyornis, Mullerornis и новый род Vorombe). Однако этот пересмотр остается под вопросом: гомоплазия морфологических признаков, возникшая в результате конвергентной эволюции, означает, что посткраниальная морфология скелета плохо различает видовые границы внутри вымерших таксонов бескилевых8, а также эволюционные отношения между ними. В качестве альтернативы, использование древней ДНК (аДНК) оказалось весьма успешным в установлении границ вымерших видов птиц, филогенетических взаимоотношений и географических ареалов8,9,10,11,12, а также подтверждение систематики слоновых птиц молекулярными методами. давно пора. Хотя теплая и влажная среда Мадагаскара неоптимальна для сохранения адДНК в костях13, она была получена из яичной скорлупы слоновьих птиц3,14, которая встречается в изобилии, тогда как окаменелости скелета встречаются реже15. Опираясь на микроморфологию яичной скорлупы, геохимию стабильных изотопов и палеопротеомику, мы подробно описываем первое филогеографическое исследование слоновых птиц с использованием цельной митохондриальной адДНК яичной скорлупы, чтобы вернуться к таксономии и истории эволюции слоновых птиц. Будучи островом с высоким уровнем эндемизма, Мадагаскар представляет собой модельную систему для изучения механизмов, лежащих в основе эволюции и вымирания, а отсутствие четкого понимания истории жизни крупнейших птиц в мире представляет собой серьезный пробел в нашем понимании.

1.5 mm thickness) having a tyrosine at this site (Supplementary Figs. 4–5). Additionally, variability at positions 62 (G, A) and 65 (E, D) was observed, although more weakly supported by the raw tandem mass spectrometry data (Supplementary Fig. 6). Mullerornithids and aepyornithids appear to be missing residues found at positions 26 and 101 in all other palaeognaths, supporting their sister relationship. XCA-2 elephant bird sequences (Supplementary Figs. 5–6) also support the separation between aepyornithids and mullerornithids, with two amino acid differences (123: A, T; 130: P, T). The structure of elephant bird XCA-1 and XCA-2 match closely the structure of ostrich struthiocalcin-1 and struthiocalcin-2, respectively (Supplementary Fig. 7). Amino acid residues mainly differ in flexible regions, and even when they do not, the secondary structure is not disrupted, suggesting there is likely no functional significance to these mutations./p>3 mm) in the south, with some thinner (“medium”) eggshells being more closely related to thicker eggshells than other medium eggshells, and vice versa. Branch lengths are extremely short and the phylogenetic topology within the southern clade is not well-supported (Fig. 2), further supporting the idea there is no mitochondrial sub-structure within this clade. No differences were likewise observed in microstructure (porosity, average pore volume, and pore density; p-value > 0.15; Fig. 4), or isotopic signature (p-value = 0.1161, F = 2.058, n = 49, PERMANOVA) between medium and thick aepyornithid eggshells in the south. Amino acid substitutions were also not observed in the sequence of eggshell protein XCA-1 between any aepyornithid eggshells./p>4 mm) eggshells (which may just represent inviable, unfertilised or prematurely broken eggs as eggshell becomes thinner as the embryo develops). Ultimately, sex typing is required to confirm the hypothesis that skeletal morphotypes represent within-species sexual dimorphism; however, this entails recovering nuclear DNA from bone specimens, as eggshell DNA is expected to be female (maternal origin). Alternatively, the presence of female-specific bone histology (i.e., medullary bone in gravid females) in only one skeletal morphotype may also help test the hypothesis of sexual dimorphism in Aepyornithidae; however, medullary bone has not been detected in any aepyornithid skeletal fossils thus far41,42./p>