Drzewo rodowe, czyli taksonomia i filogeneza

Dwa słowa na początek

• Taksonomia nadaje nazwy i układa grupy w hierarchię: rząd, rodzina, rodzaj, gatunek.
• Filogeneza to drzewo pokrewieństw: kto od kogo pochodzi i kto jest czyim najbliższym krewnym.

Przez większość XX wieku układ ptaków opierał się na wyglądzie i anatomii. Od lat 90., a zwłaszcza od około 2008 roku, dominują badania DNA. Dla ptaków drapieżnych skończyło się to małą rewolucją.

Stary obraz: jeden rząd „szponiastych”

Dawniej wszystkie dzienne ptaki drapieżne trafiały do jednego rzędu Falconiformes, po polsku zwanego wtedy szponiastymi. Były w nim razem orły, jastrzębie, sokoły, rybołów, sekretarz i sępy. Wyglądało to logicznie: szpony, haczykowaty dziób, mięsożerność.

Sowy stały osobno, jako rząd Strigiformes.

Nowy obraz: dwa (lub trzy) niezależne rzędy

Duże badania genetyczne (m.in. Hackett i wsp. 2008, Jarvis i wsp. 2014, Prum i wsp. 2015) pokazały, że dzienne ptaki drapieżne nie tworzą jednej grupy. Dziś wyróżnia się:

Nazwa „Falconiformes” została, ale teraz obejmuje tylko sokoły i ich krewnych (pustułki, karakary, sokoliki). Orły i jastrzębie przeszły do Accipitriformes.

Sokoły bliżej papug niż jastrzębi

To najbardziej zaskakujący wynik badań DNA. Najbliższymi żyjącymi krewnymi sokołów okazały się:

1. papugi (Psittaciformes) i ptaki wróblowe (Passeriformes), które razem tworzą grupę siostrzaną sokołów,
2. a nieco dalej kariamy (Cariamiformes) z Ameryki Południowej.

Tę całą gałąź nazwano Australaves. Szponiaste (orły, jastrzębie) należą do innej gałęzi, Afroaves, razem m.in. z sowami, dzięciołami, kraskami i zimorodkami. Obie gałęzie łączą się dopiero głębiej w drzewie, w dużej grupie Telluraves („ptaki lądowe”).

Uproszczony schemat (nie wszystkie grupy pokazane):

Telluraves
├── Afroaves
│   ├── szponiaste i kondory (Accipitrimorphae)
│   └── sowy, kraski, zimorodki, dzięcioły i inne
└── Australaves
    ├── kariamy
    └── sokołowe + (papugi + wróblowe)

Ewolucja zbieżna

Skoro sokół i jastrząb nie są bliskimi krewnymi, skąd tak podobne szpony i dzioby? Odpowiedź to ewolucja zbieżna (konwergencja): niespokrewnione linie, wykonując to samo „zadanie”, wykształcają podobne narzędzia. Klasyczny przykład to skrzydła ptaków, nietoperzy i owadów.

Wśród drapieżników zbieżność pojawia się wielokrotnie:

• sokoły i jastrzębiowate: szpony, haczykowaty dziób, doskonały wzrok,
• sowy i dzienne drapieżniki: to samo, choć sowy wyewoluowały niezależnie (wspomina o tym też lekcja o sowach),
• sępy Starego Świata i kondory: łyse głowy, szybowanie, padlinożerność, ale to dwie różne linie (lekcja 3).

Różnice zdradzają osobne pochodzenie. Sokoły często zabijają zdobycz ugryzieniem w kark, do czego służy „ząb” na krawędzi dzioba. Jastrzębiowate zabijają głównie stopami, zaciskając szpony.

Czy przodek był drapieżnikiem?

Część badaczy (m.in. zespół Jarvisa, 2014) zasugerowała, że wspólny przodek całej grupy Telluraves mógł być drapieżnikiem, a papugi, wróblowe i dzięcioły „porzuciły” ten tryb życia. To hipoteza, nie ustalony fakt. Inne interpretacje zakładają, że drapieżnictwo powstało kilka razy niezależnie. Oba scenariusze są wciąż dyskutowane.

Kondory: długa zagadka

Sępy Nowego Świata (kondory, sępniki) przez lata „wędrowały” po drzewie:

• w XIX i XX wieku łączono je z sępami Starego Świata,
• w latach 90. badania hybrydyzacji DNA (Sibley i Ahlquist) przesunęły je w pobliże bocianów; ten pomysł został później odrzucony,
• dziś większość analiz stawia je obok szponiastych, jako najbliższych krewnych Accipitriformes.

Nie ma natomiast zgody co do rangi: jedne listy traktują je jako osobny rząd Cathartiformes, inne jako rodzinę wewnątrz Accipitriformes. Pokrewieństwo jest to samo, różni się tylko etykieta.

Filmy

• YouTube: dlaczego sokoły są bliżej papug niż orłów
• YouTube: sekretarz poluje na węża
• YouTube: karakara czubata
• YouTube: sępnik różowogłowy, sęp Nowego Świata

Źródła

• Hackett S. J. i wsp. (2008). A phylogenomic study of birds reveals their evolutionary history. Science 320: 1763–1768.
• Jarvis E. D. i wsp. (2014). Whole-genome analyses resolve early branches in the tree of life of modern birds. Science 346: 1320–1331.
• Prum R. O. i wsp. (2015). A comprehensive phylogeny of birds (Aves) using targeted next-generation DNA sequencing. Nature 526: 569–573.
• Wikipedia: Australaves i Falconiformes
• Wikipedia: New World vulture

Mini-quiz

1. Do jakiego rzędu należy dziś orzeł przedni, a do jakiego pustułka?
2. Którzy żyjący krewni są najbliżsi sokołom?
3. Czym jest ewolucja zbieżna? Podaj przykład z tej lekcji.

Odpowiedzi

1. Orzeł przedni: Accipitriformes (szponiaste). Pustułka: Falconiformes (sokołowe).
2. Papugi i ptaki wróblowe (a nieco dalej kariamy).
3. Powstawanie podobnych cech u niespokrewnionych linii, bo pełnią tę samą funkcję. Np. szpony i haczykowaty dziób u sokołów i jastrzębi, łyse głowy u sępów i kondorów.