分子谱系生态学（Molecular Phyloecology）是武永华课题组近年来探索的一个新的研究领域。通过近几年的探索，课题组尝试发展了一种用于重建祖先性状的分子方法——分子谱系生态学方法。该分子方法主要在谱系发育树的框架下，通过对现生动物类群相关性状分子标记适应性进化特征的分析，来重建其祖先的性状。

本项研究以消化系统基因为食性分子标记，通过研究，结果显示祖先鸟类为植食性（果实与种子），而初龙祖先（鸟类的远祖）则为肉食性。这说明鸟类早期的进化经历了从肉食性向植食性的转变。

食性重建。

随着植食性的进化转变，祖先鸟类成为低水平消费者，可能面临相对高水平的被捕食风险。古生物学研究表明，除了祖先鸟类（如始祖鸟）可以滑翔，中生代生态系统中充满了种类多样的能够滑翔的捕食性恐龙如Microraptor, Anchiornis, Changyuraptor等等，其中有一些如Microraptor（小盗龙）已被发现捕食祖先鸟类。

基于此，本项研究认为，来自滑翔捕食性恐龙的这种捕食压力，可能为祖先鸟类由滑翔向振翅飞翔进化过渡提供了进化动力。相对于滑翔，振翅飞翔可以提高运动速度以及运动方向的灵活性，对于躲避滑翔的捕食者可起到关键作用。

此外，本研究还对鸟类消化系统特征如牙齿退化、嗉囊以及肌胃进化的相关选择压力进行了阐释。本研究认为面临相对高的被捕食风险，祖先鸟类采食时先将食物储积在嗉囊然后再寻安全的地点通过肌胃研磨消化，这同时有助于最大化采食效率与最小化被捕食风险；与此同时，这种快速的进食方式将导致牙齿在食物处理上的作用越来越小或没必要而最终退化。

鸟类飞翔起源的捕食假说示意图。

本研究采用分子谱系生态学方法对祖先鸟类食性进行了重建，结合古生物学相关研究成果，对鸟类重要特征（振翅飞翔、牙齿退化、嗉囊以及肌胃）进化的生态选择压力进行了初步阐释，对理解鸟类进化起源的进化动力机制提供了新的见解。课题组早先亦将该分子谱系生态学方法应用于对相关动物类群祖先昼夜活动模式的重建研究中，揭示了昼夜活动模式选择压力对不同动物类群进化起源的影响。

本项研究将分子谱系生态学方法的应用从昼夜活动模式的重建扩展到了对食性的重建研究之中。随着基因组学以及相关性状基因功能的深入研究，将有助于进一步扩展分子谱系生态学方法在其它性状重建研究中的应用。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s42003-021-02067-4