生命的條形碼:基因測試揭示15種北美鳥類新物種

根據對所有北美鳥類進行的基因調查結果,分類學意義上的一種鳥類實際上可能是灌木叢中的兩種鳥類。

根據迄今為止規模最大的DNA條形碼分析結果,普通的渡鴉可能不再那麼普通了。儘管經過無數專家和業餘愛好者數百年的觀察和研究,但在林奈分類系統中屬和種的名稱為Corvus corax的渡鴉,實際上可能包含兩個不同的物種,它們在肉眼上無法區分,但在其線粒體DNA的組成上卻截然不同。“[DNA]條形碼正在直接向我們發出物種邊界在哪裡的訊號,” 安大略省圭爾夫大學的進化生物學家,基因條形碼計劃的先驅保羅·赫伯特說。“我們在一個物種內部的變異水平非常低,而在物種之間存在著巨大的差異。”

今年五月是卡爾·林奈誕辰300週年,這位瑞典博物學家確立了生物命名規範以及科學分類系統,該系統經過一些修改後至今仍在使用。在他的系統中,每個新的(對科學而言)生物都被歸入一個屬——例如,對特定型別的鳥類或魚類的通用分組——然後被賦予一個特定的物種名稱。但是,區分一個新的屬或一個新的物種需要滿足一系列標準——並且這種命名有時會受到歡迎程度的影響。例如,線蟲——在海底茁壯成長的扁蟲——數量眾多但基本上未被編目,而色彩鮮豔的鳥類不乏命名,有時甚至被過度命名。白頭鷗目前被分為至少八個不同的物種,儘管它們很難區分。

透過使用真核生物所有細胞中產生能量的線粒體中所包含的一個基因片段——細胞色素c氧化酶I (COI),研究人員現在可以區分看起來相同的物種,因為這段特殊的DNA序列經常發生突變。“線粒體[是]突變的好地方,因為僅僅在呼吸過程中就會產生大量有害物質,”赫伯特解釋說。而且,由於它存在於每個活細胞中,因此可以使用它來進行區分。“這個微小的基因區域將使我能夠區分魚類、鳥類、每種昆蟲、原生動物和每種真菌,”他補充道。


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這些差異不必很大。有些魚類僅在DNA中各種氨基酸的排列上有所不同,而不同的物種的基因序列差異可能接近四分之一。透過調查北美洲的所有鳥類,條形碼的支持者旨在證明該技術的有效性和準確性。畢竟,儘管該大陸有 643 種鳥類,但鳥類愛好者卻多得多。“北美洲的觀鳥者幾乎和鳥類一樣多,”赫伯特說。“如果要對一個系統進行地面驗證,那麼擁有一個經過良好調查的地面系統是很好的。”

研究人員從儲存的標本中提取組織以分離出基因樣本,並最終產生了 15 個新的不同物種,並揭示了幾個基因雙胞胎、三胞胎,甚至一個八胞胎(前面提到的白頭鷗),根據發表在《分子生態學筆記》上的研究。當然,絕大多數 DNA 條形碼分析僅僅是為了證實最初的林奈分類法。“在我們研究過的群體中,我們能夠準確地定位 98% 的已知物種,”赫伯特說。

這項鳥類研究是為所有生命建立此類基因條形碼的更大努力的一部分。迄今為止,研究人員已經編目了 20 萬個標本和至少 25,000 個物種,其中包括一項對蓋亞那熱帶蝙蝠的研究,該研究在 840 個標本中發現了 6 個新的蝙蝠物種。“我們專門針對蝙蝠,因為它們是地球上最多樣化的哺乳動物,”赫伯特說。“這讓我們感到非常欣慰,條形碼技術可以應對熱帶地區。”

但正是在那些不那麼引人注目的領域,條形碼技術可能會證明其真正的價值。“我們可能無法為每種生物提供名稱,但我們可以識別所有基因上不同的生物。我們可以將它們放在小瓶中等待,直到有分類學家來描述它們,”赫伯特指出。“你要等很長時間才能等到有人站出來對海底的線蟲進行分類。” 已經有蝴蝶新物種在透過這種基因條形碼技術發現後被分類學描述。

“就我們的長期目標而言,我們相當有雄心壯志:為真核生物生命建立一個數字識別系統,”赫伯特說。“為地球上的生命劃上句號將是一項艱鉅的任務。總會有一條線蟲潛伏在岩石下。”

“但現在我開始擔心沒有足夠的事情讓我忙碌,”他補充道。“這項工作將會完成。” 當然,前提是有足夠的興趣和資金來完成對地球上估計五百萬個物種的DNA進行測試的工作。赫伯特認為,世界上的魚類和哺乳動物的研究即將完成,這項任務也變得更加緊迫:“只需 1 億美元,我們就可以在地球生命仍在的時候對其進行登記。”

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