古老恐鳥(niǎo)可能通過(guò)吃蘑菇促進(jìn)山毛櫸繁衍。圖片來(lái)源：Jamie Wood
當(dāng)?shù)谝慌祟愒?00年前登陸新西蘭時(shí)，他們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物。相反，他們發(fā)現(xiàn)了一種叫做“恐鳥(niǎo)”的巨型鳥(niǎo)類，以及許多其他的本土鳥(niǎo)類物種。很快，人們就把其中許多鳥(niǎo)“吃光了”。
現(xiàn)在，通過(guò)破譯在鳥(niǎo)類糞便中發(fā)現(xiàn)的古代DNA，研究人員能更清楚地知道這些鳥(niǎo)類物種的滅絕對(duì)新西蘭的森林和灌木叢造成的影響。澳大利亞阿德萊德大學(xué)古代DNA專家Alan Cooper表示，研究表明蘑菇和其他真菌是這些已經(jīng)滅絕鳥(niǎo)類飲食的重要部分，并且通過(guò)幫助真菌的傳播，恐鳥(niǎo)強(qiáng)有力地塑造了新西蘭的自然景觀。現(xiàn)在，恐鳥(niǎo)已經(jīng)消失了，“森林有可能失去了一個(gè)潛在的主要傳播途徑”。
“這篇論文是一個(gè)很好的例子，表明了古DNA研究技術(shù)的巨大潛力。”未參與該研究的加拿大麥吉爾大學(xué)生態(tài)遺傳學(xué)家Melania Cristescu說(shuō)。她對(duì)DNA中包含的信息感到驚訝，“研究人員能夠借此識(shí)別出種類繁多的物種，并重建已滅絕物種的生態(tài)”。
在過(guò)去10年里，新西蘭林肯郡土地保護(hù)研究所古生態(tài)學(xué)家Jamie Wood發(fā)現(xiàn)了成百上千的鳥(niǎo)糞化石，這些化石被很好地保存在該國(guó)各地的洞穴和淺層沉積物中。早些時(shí)候，Cooper和其他人做了一些初步的DNA研究，發(fā)現(xiàn)許多鳥(niǎo)糞化石來(lái)自5種已經(jīng)滅絕的恐鳥(niǎo)和鸮鸚鵡—— 一種極度瀕危的鸚鵡。但是相關(guān)數(shù)據(jù)并沒(méi)有提供這些鳥(niǎo)類食物的細(xì)節(jié)。
從那以后，其他研究已經(jīng)表明，在糞便化石中發(fā)現(xiàn)的更廣泛、高通量的DNA測(cè)序有可能揭示更多的信息。例如，研究人員用它深入研究古代美國(guó)人的腸道細(xì)菌，并對(duì)猛犸象的飲食進(jìn)行分類。
因此，Cooper、Wood和新西蘭奧克蘭大學(xué)研究生Alexander Boast，決定詳細(xì)研究23個(gè)收集自新西蘭南島8個(gè)山毛櫸森林和灌木叢的糞便化石，以獲得更詳細(xì)的信息。這些糞便的年齡從124到1557歲不等。為了比較，研究人員還對(duì)活著的幾維鳥(niǎo)、鴕鳥(niǎo)和一些哺乳動(dòng)物的糞便DNA進(jìn)行了排序。
研究人員稱，他們發(fā)現(xiàn)了來(lái)自植物、苔蘚、真菌和寄生蟲(chóng)的各種DNA，這些DNA的分布表明，每個(gè)物種都有自己的飲食結(jié)構(gòu)和寄生蟲(chóng)。從曾經(jīng)的山毛櫸森林中，人們可以了解到更多的種類，而不是灌木叢中的糞便化石。相關(guān)論文近日刊登于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》。而且，與從灌木叢發(fā)現(xiàn)的糞便化石相比，山毛櫸森林中的化石更具多樣性。
此外，高地恐鳥(niǎo)和南島恐鳥(niǎo)的飲食中有苔蘚和蕨類植物，而其他物種則沒(méi)有。高地恐鳥(niǎo)也攜帶了一種寄生蟲(chóng)，這種生物只能通過(guò)吃田螺或水生植物獲得，這表明這個(gè)相對(duì)較小的鳥(niǎo)類物種關(guān)注那些體型較大的恐鳥(niǎo)忽略的食物。它很可能在高寒地區(qū)尋找食物，水生生物在高海拔的湖泊中生長(zhǎng)，盡管那里并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)糞便化石。
令人驚訝的是，真菌DNA是糞便化石中最常見(jiàn)的一種DNA，特別是在山毛櫸森林發(fā)現(xiàn)的糞便中。在這些發(fā)現(xiàn)之前，“對(duì)真菌在新西蘭滅絕鳥(niǎo)類的飲食中扮演的角色主要是推測(cè)性的。”未參與該工作的土地保護(hù)研究所古生物學(xué)家Janet Wilmshurst說(shuō)。
此外，在糞便化石中發(fā)現(xiàn)的真菌對(duì)山毛櫸的生存至關(guān)重要，Cooper認(rèn)為這幫助山毛櫸樹(shù)在新西蘭的擴(kuò)張中扮演了重要角色。他指出，山毛櫸森林在新西蘭已發(fā)育良好，但是自然災(zāi)害使一些地方的樹(shù)木消失了，而且難以恢復(fù)，這可能是因?yàn)槿狈著B(niǎo)的幫助。
研究人員表示，弄清這些主要的相互作用可以了解植物、動(dòng)物和景觀是如何相互連接的，以及它們是如何被保存下來(lái)的。例如，它能幫助森林工作者找到新方法傳播這些真菌，并在那些山毛櫸已經(jīng)消失的地方種植新幼苗。（張章）
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2018-02-14 第2版 國(guó)際)
