古老的蛋壳解锁了已灭绝的象鸟血统的发现

1200多年前，不会飞的象鸟在马达加斯加岛上漫游，产下比足球还大的蛋。虽然这些像鸵鸟一样的巨人现在已经灭绝，但来自CUBoulder和澳大利亚科廷大学的新研究表明，它们的蛋壳残留物包含有关它们在地球上的时间的宝贵线索。

今天发表在NatureCommunications上的这项研究描述了一种以前不为人知的、独立的象鸟谱系的发现，这种象鸟在马达加斯加东北部潮湿的森林景观中漫游——这一发现是在没有接触到任何骨骼遗骸的情况下做出的。

这是首次仅从古老的蛋壳中鉴定出象鸟的新谱系，这是一项开创性的成就，它将让科学家们更多地了解曾经在世界上漫游的鸟类的多样性，以及为什么这么多鸟类在过去已经灭绝一万年。

“这是第一次对象鸟蛋壳进行分类鉴定，它开辟了一个以前没人想过的领域，”该论文的合著者、地质科学杰出教授兼教职员工GiffordMiller说。CUBoulder的北极和高山研究所(INSTAAR)。“这可能是另一种回顾过去并追问的方式，‘鸟类的多样性是否比我们意识到的要多?’”

马达加斯加类似于一个小大陆，与非洲和邻近大陆被深海海水隔开至少6000万年。这种地质条件使进化得以疯狂，产生了狐猴、象鸟和地球上其他地方不存在的各种动物。

对于大约2,000年前来到这里的波利尼西亚人来说，最大的象鸟Aepyornis是一种长着羽毛的恐怖动物：身高超过9英尺，每只体重超过1,500磅，并配备了尖嘴和致命的武器脚爪，它是马达加斯加最大的陆地动物。

由于骨骼残骸有限——以及骨骼DNA在温暖潮湿的地区会迅速降解这一事实——直到最近才知道鸟类在进化树中的位置。科学家们知道的最多的是，它们属于不会飞的平胸鸟家族，是世界上现存最小的平胸鸟新西兰奇异鸟的遗传姐妹。

然而，古老的蛋壳DNA不仅证实了象鸟在这棵树上的位置，而且揭示了更多关于谱系内部多样性的信息。

“虽然我们发现在马达加斯加南部灭绝时生活的物种较少，但我们也发现了马达加斯加远北地区的新多样性，”主要作者AliciaGrealy说，她在澳大利亚科廷大学为她的博士论文进行了这项研究.“这些发现是了解这些神秘鸟类复杂历史的重要一步。从蛋壳中可以发现很多令人惊讶的东西。”

象鸟蛋壳形态的收集和表征。A马达加斯加地图描绘了收集(小圆圈)和分析(带边框的大圆圈)蛋壳样本的地理位置。具有遗传数据的样本由其ID#表示，样本的厚度与其右侧的图标成正比。显示了aepyornithids(菱形)和mullerornithids(正方形)化石标本的位置(图1c;有关地点数据和参考文献，请参见补充数据1)。可获得DNA数据的标本呈黄色，包括从骨骼标本中提取的四个先前发表的基因组。标本旁边的上标是指以前发表过这些标本的遗传数据的文献。景观的简化地形显示为细线代表的河流(改编自https://commons.wikimedia.org/wiki/File：CCBY-SA3.0下的Madagascar_rivers.svg，https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en;省略河流名称)和用灰色阴影表示的生物群落(改编自Brown等人。CCBY4.0下的93)。b根据在马达加斯加北部和南部收集的蛋壳总数得出的蛋壳厚度分布。蛋壳轮廓的宽度按比例缩放以表示形态类型的平均厚度，并以平均厚度定位在X轴上;彩色条的宽度表示平均值两侧的两个标准差。c象鸟的分类修订，上标交叉引用分类名称94,95,96,97,98,99,100的原始作者。此图的源数据可在补充数据1-4中找到。图片来源：NatureCommunications(2023)。DOI:10.1038/s41467-023-36405-3

蛋壳创意

20多年来，米勒一直在分析澳大利亚和世界各地的蛋壳遗骸——他是为数不多的研究这些碎片的科学家之一。因此，在2005年，当米勒作为美国地质学会伊斯特布鲁克杰出科学家奖的一员获得25,000美元奖金时，米勒召集了一个小团队来研究进化上难以捉摸的象鸟。

该团队最初于2006年开始从该岛干燥的南半部收集象鸟蛋壳。当一位独立的研究人员使用骨头碎片抢先解开这个进化之谜时，米勒和格里利的团队将注意力转向了该岛北部潮湿、森林覆盖的一半，希望能更好地了解不同生物群落中的鸟类。

使用高分辨率卫星图像，该团队侦察了风将沙子吹走并暴露出古老蛋壳的位置。目前岛上没有任何类似大小的鸟类，因此肉眼很容易辨认出破裂的碎片。在团队穿越岛屿并从291个地点收集到960多个古代蛋壳碎片后，具有挑战性的工作开始了：分析古代DNA。

由于它们的化学组成，骨骼的DNA可能会“泄漏”，这使得它们不太适合此类工作。相比之下，这些厚蛋壳的物理化学成分可将其有机物锁住长达10,000年，并像保护曾经在其中生长的幼鸟一样保护其DNA。这意味着提取进行分析可能相当困难。

另一个问题是找到足够长的DNA链进行分析，因为古老的DNA经常被降解。结果，科学家们将较短的片段拼凑成一种“基因拼图”——没想到这会导致他们发现一种新型的象鸟。

“科学往往在晦涩的路径上进步。你并不总能找到你正在寻找的东西，”CUBoulder全球环境地球化学分析中心(GAGE)主任米勒说。“找到你不知道自己在寻找的东西会更有趣。”

人还是蛋?

米勒研究“第四纪”，这是地球历史上最近的地质时期，也是人类首次出现在这片土地上的时期。他说，当人类出现时，大型动物往往会灭绝——但科学家们仍然不知道为什么象鸟是其中之一。

“早期人类正在做什么导致大型动物灭绝，尤其是?这是我一生都在进行的辩论，”米勒说，他的职业生涯现已跨越五年。

然而，如果地质学家、考古学家和生物学家能够从世界各地收集到更多的蛋壳碎片并确定年代，米勒和格雷利在蛋壳DNA科学领域的开创性工作可能会导致更好地理解为什么象鸟这样的大型动物会灭绝人类到来后。

米勒说：“有了一大群人的大量小贡献，你实际上可以解决一些有趣的问题。”“这可能会开辟一种看待事物的新方式。”

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