Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một phân tích di truyền và tính toán của các loài chim cho thấy rằng rừng nhiệt đới Andean và Đại Tây Dương, cách nhau gần một ngàn km, đã được kết nối thông qua Cerrado trong quá khứ xa xôi.
Các khu rừng nhiệt đới của quần xã rừng nhiệt đới Đại Tây Dương Andes và Brazil cách nhau gần 1.000 km với các khu vực khô hạn với thảm thực vật mở ở Chaco, Cerrado (thảo nguyên Brazil) và quần xã Caatinga (semiarid Brazil). Ngày nay, những khu rừng nhiệt đới này không được kết nối, nhưng thực tế là chúng có chung các loài và dòng dõi liên quan chặt chẽ cho thấy những quần xã sinh vật này đã được kết nối trong quá khứ. Ví dụ, 23 loài chim rừng nhiệt đới đã được tìm thấy ở cả rừng nhiệt đới Andean và Đại Tây Dương.
Một số nghiên cứu được công bố củng cố giả thuyết như vậy. Điều mà các nhà khoa học không biết chắc chắn là liệu mối liên hệ này bao gồm các khu rừng trong quá khứ dọc theo các con sông ở vùng Chaco ngày nay (trải dài qua miền nam Bôlivia, bắc Argentina và Paraguay) hay Cerrado (một phần của Bôlivia, miền tây Brazil bắc Paraguay).
Theo một nghiên cứu mới dựa trên dữ liệu genomic và địa sinh học của hai loài chim ( Syndactyla rufosupercilita và S. dimidiata ), mối liên hệ trong quá khứ giữa rừng nhiệt đới Andean và Đại Tây Dương chạy qua Cerrado. Mối liên hệ như vậy có thể đã xuất hiện nhiều lần trong thời kỳ Pleistocene, kỷ nguyên địa chất tồn tại từ khoảng 2,5 triệu năm trước đến 11.700 năm trước.
Nghiên cứu này là một phần của dự án nghiên cứu được thực hiện bởi Gustavo Cabanne, nhà nghiên cứu về loài chim tại Bảo tàng Khoa học Tự nhiên Argentina (MACN), hợp tác với Cristina Yumi Miyaki, giáo sư tại Viện Khoa học Sinh học của Đại học São Paulo (IB-USP) ở Brazil. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Phân tử phát triển và tiến hóa .
Nhóm đã được hỗ trợ bởi Quỹ nghiên cứu São Paulo – FAPESP thông qua Chương trình nghiên cứu FAPESP về đặc tính đa dạng sinh học, bảo tồn, phục hồi và sử dụng bền vững (BIOTA-FAPESP), bởi Hội đồng phát triển khoa học và công nghệ quốc gia Brazil (CNPq) và bởi Quốc gia Argentina Hội đồng nghiên cứu khoa học và công nghệ (CONICET).
Nhóm nghiên cứu cũng bao gồm các nhà khoa học liên kết với một số tổ chức ở Brazil (Đại học Liên bang Minas Gerais, Đại học Công giáo Giáo hoàng Minas Gerais, Đại học Brasília và Bảo tàng Emilio Goeldi của Pará), Bôlivia (Đại học San Andrés và Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia), Hoa Kỳ (Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ và Đại học Cornell) và Canada (Bảo tàng Hoàng gia Ontario).
Sinh trắc học nghiên cứu mối quan hệ giữa các sinh vật sống, vĩ độ, độ cao và khí hậu theo thời gian.
Paleobiogeography tập trung vào phân bố loài và mối quan hệ trong các thời đại xa xôi. Một sự hiểu biết về bản đồ cổ sinh vật học của các loài sinh vật nhất định trong hiện tại có thể giúp các nhà khoa học suy ra sự phân bố của các quần xã sinh vật này trong quá khứ.
“Thách thức chính trong nghiên cứu địa sinh học là tích hợp và giải thích thông tin thu được từ một số nguồn, chẳng hạn như dữ liệu về các thành phần sinh học và bộ gen cho các loài được phân tích, địa chất và nhợt nhạt, mờ nhạt [phấn hoa và bào tử], và thậm chí dữ liệu viễn thám từ hình ảnh vệ tinh , “Miyaki nói.
“Chúng tôi cần thu thập và phân tích tất cả các loại dữ liệu này để điều tra giả thuyết rằng có một mối liên hệ cổ xưa giữa rừng nhiệt đới Andean và Đại Tây Dương và để kiểm tra xem kết nối này có chạy qua Cerrado hay Chaco hay không. của những khu rừng trong phòng trưng bày, trong thời kỳ Pleistocene, sẽ là tàn dư của thảm thực vật ngập nước băng qua những quần xã khô cằn hơn. “
Theo Cabanne, sự tồn tại của một kết nối giữa rừng nhiệt đới Andean và Đại Tây Dương được hỗ trợ bởi các nghiên cứu về khoa học, trong số những khu vực khác, theo đó cả hai khu rừng mở rộng xuyên thời gian ở một số vùng (như Cerrado) về phía Andes trong chu kỳ băng hà gần đây nhất và tối đa băng hà cuối cùng, tức là thời kỳ lạnh nhất trong số các kỷ băng hà khác nhau xảy ra trong 2,5 triệu năm qua (ít nhất 11 đã được xác định).
“Trong bối cảnh địa lý quá khứ này, rừng nhiệt đới Andean và Đại Tây Dương có thể đã đóng vai trò tị nạn. Lịch sử năng động của chúng [chu kỳ kết nối và cách ly] có thể là một động lực quan trọng của sự suy đoán ở Neotropics [một khu vực bao gồm Trung và Nam Mỹ, Caribbean và một phần của Mexico và Hoa Kỳ], “Cabanne nói.
Trong thời kỳ liên vùng hiện tại, Cabanne giải thích rằng các quần xã sinh vật này đại diện cho nơi trú ẩn trong rừng, nơi các sinh vật bị cô lập trong một trong hai quần xã dự kiến sẽ phân biệt. Trong thời kỳ băng hà của Pleistocene, cả hai khu rừng được kết nối với nhau, cho phép dòng gen giữa các miền rừng.
Phân tích di truyền và tính toán
Trong nghiên cứu được công bố trên Phân tử Phylogenetic & Evolution , các nhà nghiên cứu đã chọn nghiên cứu Foliage-gleaner của Buff-browed , một loài chim thuộc thế giới mới có tên khoa học là Syndactyla rufosuperciliata , một loài thụ động thuộc họ Passeriformes và họ. như Rufous hornero ( Furnarius rufus ) và 230 loài khác được tìm thấy ở Argentina, Bolivia, Brazil, Ecuador, Paraguay, Peru và Uruguay. Có năm phân loài được công nhận trong đơn vị phân loại này.
” S. rufosuperciliata là một mô hình thích hợp để khám phá kết nối rừng Andean-Đại Tây Dương vì nó sinh sống ở cả hai khu vực rừng chính và các khu vực có thể liên quan trực tiếp đến việc bắc cầu cho chúng: khu rừng thư viện ở phía đông Chaco và một số khu vực phía nam Cerrado, “Cabanne nói.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình thích hợp để điều tra sự kết nối lịch sử giữa hai khu vực. Sau đó, họ đã sử dụng trình tự DNA từ 71 con chim và phân tích bộ gen của các mẫu từ 33 mẫu vật khác để đánh giá cấu trúc di truyền của quần thể và dòng gen trong loài. Cuối cùng, họ đã thực hiện lựa chọn mô hình dân số với sự trợ giúp của tính toán Bayes (ABC) gần đúng, một phương pháp suy luận dựa trên thống kê tóm tắt.
Theo các nhà nghiên cứu, phân tích bộ gen của họ cho thấy quần thể S. rufosuperciliata hiện được tìm thấy trong các khu rừng nhiệt đới Andean và Đại Tây Dương thuộc về các dòng dõi khác nhau, nhưng hàng trăm ngàn năm trước, loài này được phân bố rộng rãi hơn và các dòng dõi của nó ít phân biệt với quan điểm bộ gen.
Khi kỷ băng hà tiếp tục và thảm thực vật ở Cerrado tiến lên và rút lui, các loài chim Andean và Đại Tây Dương đã bị cô lập với nhau trong hàng chục ngàn năm, dẫn đến đa dạng hóa thành hai dòng dõi.
Dữ liệu cũng cho thấy các liên hệ mới giữa các quần thể phía đông và phía tây của loài trong thời kỳ liên kết của Pleistocene, khi nhiệt độ tăng và rừng mưa nhiệt đới, cho phép lai tạo giữa hai dòng và trao đổi gen mới.
Phân tích sự đa dạng về bộ gen giữa các loài chim Andean và Đại Tây Dương kết hợp với dữ liệu nhợt nhạt cho thấy những trao đổi gen này xảy ra thông qua Cerrado ở phía bắc chứ không phải qua Chaco ở phía nam.
“Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng rừng nhiệt đới Andean và Đại Tây Dương là nơi trú ẩn và quần thể các loài từ cả hai khu vực đã liên lạc qua Cerrado,” Cabanne nói. “Điều này cho thấy rằng động lực lịch sử của rừng Andean và Đại Tây Dương đóng một vai trò quan trọng trong sự tiến hóa của các loài chim rừng trong khu vực.”
“Phát hiện của chúng tôi phù hợp với các nghiên cứu về các sinh vật khác và có thể chỉ ra một mô hình kết nối tổng quát hơn giữa các quần xã sinh vật trong Neotropics,” Miyaki nói thêm.
Ngoài ra, nghiên cứu mới này và nghiên cứu trước đó của cùng một nhóm “chỉ ra mức độ đa dạng mật mã cao [có nghĩa là giống loài về hình thái nhưng đa dạng về mặt di truyền] giữa quần xã sinh vật Andes và Atlantic Rainforest và cho rằng quần thể S. rufosuperciliata của Andean nên được công nhận như một loài độc lập, “Cabanne nói thêm.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :