Bagi Charles Darwin, burung menawarkan jendela ke dalam proses seleksi alam — dan akhirnya, evolusi. Setelah mengamati variasi paruh yang luar biasa di antara kutilang Kepulauan Galapagos pada tahun 1830-an, naturalis Inggris berkomentar: “Melihat gradasi dan keragaman struktur ini dalam satu kelompok burung kecil yang terkait erat, orang mungkin benar-benar menyukai bahwa dari kekurangan burung asli di kepulauan ini, satu spesies telah diambil dan dimodifikasi untuk tujuan yang berbeda. ”Namun lebih dari 150 tahun setelah Darwin, hubungan evolusi antara burung tetap menjadi misteri yang meyakinkan.
Konten terkait
- Burung Berusia 99 Juta Tahun Ini Berdampingan Dengan Dinosaurus
Bulan ini, sebuah koalisi antara universitas dan ilmuwan burung pemerintah akan memulai upaya ambisius untuk memisahkan hubungan tersebut dengan Proyek OpenWings yang baru diluncurkan. Didanai oleh National Science Foundation, proyek ini memiliki tujuan untuk menciptakan pohon kehidupan penuh, atau filogeni, untuk burung-burung di dunia. Dengan mengumpulkan informasi genetik untuk 10.560 spesies burung, para peneliti berharap dapat menciptakan gambaran yang lebih baik tentang bagaimana teman-teman unggas kita yang sekarang ada berevolusi dari dinosaurus yang mendahuluinya, dan bagaimana mereka mungkin hidup di masa depan.
“Kita tahu bahwa ada ketidakmerataan dalam pohon kehidupan burung, ” kata Terry Chesser, seorang ahli zoologi penelitian dan anggota Unit Survei Biologi USGS yang bekerja di Museum Nasional Sejarah Alam. Di beberapa tempat di pohon, burung-burung berspesifikasi jauh dari satu ke yang lain ke cabang-cabang yang berbeda jauh lebih cepat daripada di tempat-tempat lain — garis keturunan yang berbeda lebih cepat dan mungkin tingkat perubahan yang berbeda tergantung pada periode sejarah. Karakteristik tertentu seperti bulu atau tipe tubuh dikaitkan dengan beberapa perubahan itu, tetapi tidak diketahui persis bagaimana caranya.
Proyek ini juga berpotensi mengubah pemahaman terkini tentang evolusi burung, termasuk pertanyaan besar tentang kapan burung mulai berevolusi dari dinosaurus. Beberapa ilmuwan percaya bahwa burung dan dinosaurus telah mulai berpisah sebelum peristiwa kepunahan Cretaceous-Paleogene sekitar 66 juta tahun yang lalu yang membunuh dinosaurus darat, sementara yang lain percaya bahwa burung dan dinosaurus burung belum ditentukan pada saat itu. Membuat filogeni burung lengkap kemungkinan akan menyelesaikan perselisihan ini, atau setidaknya menawarkan bukti baru. Tim Proyek OpenWings akan bekerja dengan ahli paleontologi untuk mengintegrasikan bukti fosil, kata Chesser.
Proyek ini bertujuan untuk menjadi pohon burung kehidupan yang paling lengkap hingga saat ini, dan merupakan yang pertama dilakukan pada kelompok hewan vertebrata. Saat ini, kata Chesser, ketika orang mencoba mengumpulkan pohon untuk burung, mereka “akhirnya membuat pohon dengan banyak data yang hilang, ” dan menambahkan pada spesies yang tidak memiliki data yang menyatakan ke mana mereka harus pergi mengingat taksonomi mereka saat ini, yang diputuskan berdasarkan pengamatan, bukan karakteristik genetik. Proyek lain, B10k, sedang mencoba mengurutkan "genom referensi" lengkap untuk semua spesies burung, tetapi sejauh ini baru sekitar 300.
Melakukan genom referensi adalah tugas raksasa, sedangkan apa yang akan dilakukan Proyek OpenWings sedikit lebih mudah dikelola, kata Rebecca Kimball, ahli biologi evolusi dari University of Florida yang merupakan kolaborator pada Proyek OpenWings. Ini juga akan menjadi akses terbuka, yang berarti bahwa ahli ornitologi dari seluruh dunia dapat menggunakan hasil - yang akan dirilis saat dipetakan, daripada dalam satu batch pada akhir proyek - untuk melihat lebih dalam pada cabang spesifik dari keluarga burung pohon. Beberapa kelompok burung yang kurang dipahami "pantas mendapatkan lebih banyak fokus daripada yang bisa kita berikan pada studi skala besar ini, " kata Kimball.
“Secara individual, kita semua memiliki spesies [burung] yang kita sukai dan tertarik, ” katanya, tetapi mengajukan pertanyaan besar berarti tidak mungkin bagi para peneliti untuk membidik keluarga burung tertentu dalam Proyek OpenWings. Membuat data akses terbuka berarti bahwa pekerjaan kemungkinan masih akan selesai, katanya.
Wrens-rufous-naped. Divisi Burung Smithsonian menampung dan memelihara koleksi burung terbesar ketiga di dunia, dengan lebih dari 625.000 spesimen. (NMNH / Lembaga Smithsonian) Sekuensing informasi genetik untuk lebih dari 10.000 total spesies burung masih merupakan upaya besar, dan sesuatu yang hanya menjadi mungkin berkat kemajuan terbaru dalam analisis genetik, kata Chesser. Untuk melakukan studi luas ini, para peneliti harus membidik urutan DNA spesifik yang disebut daerah "ultraconserved". Daerah-daerah DNA ini adalah yang telah bertahan dari peristiwa spesiasi sebelumnya, ketika jenis burung baru datang untuk duduk di cabang pohon yang baru, dan menawarkan cara untuk melihat kembali ke dalam hubungan genetik.
Proyek ini tidak akan mungkin terjadi tanpa upaya pengumpulan dan pelestarian museum yang cermat, kata Chesser. Kolaborator OpenWings mewakili institusi dengan koleksi luas spesimen burung, termasuk Field Museum of Natural History, American Museum of Natural History dan Museum Nasional Sejarah Alam Smithsonian Institution. Mereka juga memasukkan koleksi yang berkembang pesat di universitas — terutama Universitas Kansas dan Museum Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Mahasiswa Louisiana.
Sejak 1980-an, kata Kimball, museum telah menyimpan sampel DNA dari spesimen dalam koleksi mereka bersama dengan tubuh yang dirawat dari spesimen itu sendiri. Bagi banyak spesies, ini adalah asal materi genetik. Dalam kasus lain, ketika spesimen dikumpulkan sebelum ini menjadi norma, Cresser mengatakan mereka akan mengandalkan bagian burung yang tak terduga: cakar mereka. Cara terbaik untuk mendapatkan bukti genetik dari spesimen yang diawetkan yang telah ditemukan sejauh ini, katanya, "adalah memotong sepotong bantalan di jari-jari burung."
Pada titik ini, para peneliti proyek masih mencari tahu lembaga mana yang memiliki spesimen burung apa, kata Cresser. Sebagian besar studi semacam ini menggunakan puluhan atau ratusan spesies, katanya — seperti penelitian tahun 2015 yang diterbitkan di Nature yang meletakkan dasar dengan membuat pohon kehidupan untuk 198 spesies burung. Koordinasi ribuan membutuhkan lebih banyak pekerjaan, terutama ketika Anda berada di tim yang mewakili 10 lembaga peserta utama.
Erich Jarvis, seorang ilmuwan syaraf dari The Rockefeller University yang memimpin B10K, mengatakan kepada Peneliti Sains Elizabeth bahwa ia berpikir hanya pendekatan genome keseluruhan yang dapat menghasilkan pohon yang kuat untuk burung, karena itu mencakup semua jenis informasi genetik yang dikodekan dalam DNA burung. . Tetapi para ilmuwan lain mengakui kepada Pennisi bahwa ini merupakan peningkatan nyata pada apa yang dimiliki para peneliti burung sekarang: bahwa, dan itu sepenuhnya didanai, yang bukan B10K.
"Ini menunjukkan kemanjuran dan pentingnya dasar upaya pengumpulan museum yang sedang berlangsung, " kata ahli ornitologi evolusi Universitas Yale, Richard Prum, rekan penulis pada makalah 2015. "Konsorsium ini mencakup sebagian besar koleksi jaringan alami terbesar di dunia, " kata Prum, yang tidak terlibat dalam Proyek OpenWings.
Prum menambahkan bahwa sudah saatnya seseorang membuat filogeni unggas lengkap. Dengan teknologi genetik baru, itu lebih bisa dilakukan daripada sebelumnya, bahkan jika skalanya belum pernah terjadi sebelumnya, katanya. Setelah semua, metode sudah ada: itu hanya masalah menyatukannya. Jenis pekerjaan ini memiliki potensi untuk mengubah cara burung dipahami, yang memiliki implikasi bagi konservasi mereka dan juga sejarah evolusi mereka.
Gagasan Darwin tentang evolusi didasarkan pada karakteristik yang dapat diamati dari kutilangnya. Tetapi di luar ciri-ciri yang dapat diamati adalah lapisan dan lapisan hubungan genetik, dan tanpa pengetahuan genetika yang berfungsi ini disembunyikan darinya. Dengan teknologi baru ini, adalah mungkin untuk melihat bagaimana bahkan spesies yang terlihat dan bertindak berbeda mungkin sangat terkait. Melakukan seluruh pohon akan "memajukan studi filogenetik, " kata Chesser, tetapi itu juga akan membantu konservasi secara langsung.
“Salah satu kriteria yang sering digunakan dalam perencanaan konservasi adalah kekhasan filogenetik, ” katanya, “sedemikian rupa sehingga daerah yang memasukkan spesies pada cabang evolusi mereka yang berbeda sering diberi bobot lebih tinggi dalam perencanaan konservasi.” Proyek OpenWings akan menunjukkan bagaimana perbedaan secara filogenetik berbeda. spesies sebenarnya. “Informasi ini harus sangat berguna bagi para konservasionis dalam melakukan penilaian terhadap area atau spesies apa yang akan diprioritaskan, ” katanya
