一个涵盖所有已知鸟类的完整进化树，近日由康奈尔大学鸟类学实验室与开放树（Open Tree of Life）项目团队联合完成。 这项发表于 Proceedings of the National Academy of Sciences 的研究，整合了1990年至2024年间近300篇系统发育学文献的数据，并补充了约1000个物种的额外信息，首次为9,239种鸟类构建了统一的、可动态更新的进化关系图谱。该成果不仅为鸟类进化与生态研究提供了迄今最完整的框架，其数据整合与合成方法也为其他生物类群的“生命之树”构建树立了范例。

数据合成：从碎片到统一框架

鸟类是研究最深入的真核生物类群之一，每年有数十篇关于特定类群或物种对的系统发育论文发表。然而，这些研究采用不同的分子标记、采样策略和分析方法，导致进化关系信息呈现高度碎片化。传统上，后续的宏观生态学、比较基因组学或保护生物学研究，往往只能依赖其中某一篇或少数几篇系统发育树，存在选择偏差与信息遗漏。

研究团队的核心工作在于数据合成：

• 从近300篇已发表文献中提取系统发育拓扑结构、分支长度、支持度值；

• 利用 Open Tree of Life 的合成框架，将这些独立树与现有分类学骨架进行整合；

• 对缺失数据或争议关系，通过超级树（supertree）方法与贝叶斯后验概率加权进行统一推断。

最终生成的进化树覆盖了全部已知鸟类的约98%（以当前分类学名录计），并以 Nexus、Newick、PhyloJSON 等多种格式公开提供，支持下游软件的即插即用。

开放树项目：维基模式的动态生命之树

该研究是 开放树项目（Open Tree of Life） 的重要组成部分。Open Tree 是一个持续十余年的协作项目，旨在构建一个描述地球上所有已命名物种亲缘关系的、可公开编辑与更新的进化树。其运作模式类似于“维基百科”：

• 任何研究者均可上传新的系统发育数据或分类学修订；

• 项目维护的合成算法会自动将新数据与现有树整合；

• 目前 Open Tree 已涵盖超过250万种物种，随着基因组测序技术的普及，数据量仍在快速增长。

“人们对鸟类充满热情，许多科学家持续发表关于鸟类进化关系的论文，”论文通讯作者、加州大学默塞德分校（UC Merced）的Emily Jane McTavish教授解释道，“我们将这些数据合并在一个统一的信息框架中。”

McTavish 是 Open Tree 核心软件工具的开发者之一，她与合作者开发的自动化合成管道，使得进化树能随新文献的发布而持续更新——这正是该研究“动态树”概念的技术基础。

应用前景：从进化生物学到保护规划

一个完整、可信、可更新的鸟类进化树，在多个研究领域具有广泛的应用潜力：

1. 比较生物学

• 为研究性状演化（如飞行能力、迁徙行为、鸣叫复杂性）提供系统发育独立对比框架；

• 可精确估算分化时间，与地质历史、气候变化事件进行关联分析。

2. 宏观生态学与生物地理学

• 结合分布数据，检验多样化速率在不同地区或生态位间的差异；

• 评估群落构建过程中系统发育信号的作用。

3. 保护生物学

• 基于进化独特性（evolutionary distinctiveness）确定保护优先级；

• 识别系统发育多样性热点区域，指导保护区网络设计。

4. 方法学借鉴

• 研究所采用的数据整合流程、冲突处理策略、开放科学实践，可直接迁移至哺乳类、两栖类、被子植物等其他生物类群的“完整进化树”构建。

“这项研究帮助我们闭合了研究循环，”共同作者、康奈尔实验室的Eliot Miller表示，“每年发表的数十篇系统发育研究，其发现本应对后续的性状演化、生物地理等研究产生价值，但此前并未被系统性地整合利用。我们的项目使这些成果能够更好地融入后续研究。”

开放科学与合作生态

该研究得益于美国国家科学基金会（NSF）对 Open Tree 项目的长期资助，以及康奈尔实验室在鸟类数据积累（如 eBird、Merlin 等公民科学平台）上的独特优势。所有原始数据、整合代码和最终进化树均以开放获取方式发布，供学术界与非商业用途自由使用。

McTavish 强调：“这种开放科学与协作环境，使得如此大规模的数据合成成为可能。”

未来方向

尽管该进化树已覆盖绝大多数鸟类物种，但仍有约2%的物种因缺乏可靠的系统发育数据而未被纳入。此外，随着全基因组测序在鸟类中逐步普及，未来的进化树将能基于更多基因组比对数据（而非单个或少量基因片段）构建，从而更精确地解析快速辐射类群中的深层关系。Open Tree 的自动化更新机制，将使这些新数据能够快速融入公共资源库，持续推动进化与生态学研究的可重复性与数据驱动。

参考信息
Reference: “A complete and dynamic tree of birds” by Emily Jane McTavish, Jeff A. Gerbracht, Mark T. Holder, Marshall J. Iliff, Denis Lepage, Pamela C. Rasmussen, Benjamin D. Redelings, Luna L. Sánchez Reyes and Eliot T. Miller, 29 April 2025, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2409658122