Viz také:
Je to skoro trapné, ale už jsem zase jednou blog bez přijatelné výmluvy zanedbával – dvoutýdenní pobyt v Krasiejowě by sice přijatelný byl, ale už jsem přece jen měsíc zpátky. Pauzu tedy zakončuji s článkem o historickém vývoji hypotéz o "běžčí" polyfylii: tyto nepodložené spekulace systematiků nezdravě posledlých konvergentní evolucí byly nedávno částečně – a zcela nečekaně – oživeny pokroky v molekulární fylogenetice. Mělo jít původně o součást připravovaného článku o nové studii, která tento pohled dále potvrzuje, jenže podkapitola "historický úvod" zbytek článku jaksi přerostla, a tak ji předkládám samostatně.
Názvoslovná poznámka: nemá cenu skrývat to až na konec článku, už jsem to stejně vyzradil v nadpisu a pak pro jistotu ještě jednou v prvním odstavci: podle nejlepších současných poznatků jsou "běžci" umělá, reálně neexistující skupina, a tak jsou v textu důsledně uvozovkováni. Výjimkou je spojení "australasijští běžci", které naopak označuje zcela bezproblémovou skupinu přirozenou. V tomto sousloví dané slovo do uvozovek nedávám, ale to jen proto, že jím neodkazuji k nějaké podmnožině "běžců" jako takových, nýbrž k samostatné skupině, pro níž náhodou žádné lepší jméno nemám.
1. Jak "běžci"fascinují frustrují systematiky
"Běžci" jsou bezesporu jednou z nejcharizmatičtějších skupin ptáků. Při pohledu na pštrosa či nandu snad ani nepřekvapiví, že až do 80. let minulého století se historií táhla téměř nepřetržitá linie autorů, kteří "běžce" považovali za zakonzervovanou větev dinosaurů, kteří se nikdy nenaučili létat a svůj původ odvozovali z úplně jiné skupiny teropodů než létaví "karináti" (Lowe 1935; Oliver 1945; Holmgren 1955; Glutz von Blotzheim 1958, 1960; Verheyen 1961; Friant 1968; Barsbold 1983). Embryologická pozorování, stejně jako nespočet podobností ve stavbě křídla a přítomnost pygostylu, takovým spekulacím sice učinila přítrž, přesto se ale od "běžců" stále můžeme dozvědět leccos o dinosauří reprodukční biologii (Varricchio et al. 2008) či metabolizmu (Erickson et al. 2009). Stále také platí, že kasuár a jeho téměř dromeosauridí nohy či nandu, který jinak zcela normálními křídelními drápky disponuje na každém ze tří prstů, jsou nejbližší připomínkou neptačích dinosaurů, jakou v dnešním světě dostaneme.
Na druhou stranu "běžce" už od jejich rozeznání v 1. polovině 19. století provází stín pochybností. Jde opravdu o přirozenou skupinu? Sdílejí všichni "běžci" jediného společného předka, který současně nebyl předkem žádného dalšího žijícího ptáka? Pokud ano, dokázal tento předek létat, nebo už schopnost letu ztratil, tak jako jeho dnešní potomci? A pokud byl nelétavý, jak lze tuto skutečnost sladit s pozoruhodným faktem, že všichni známí "běžci" – včetně těch subfosilních, jako jsou ptáci moa nebo sloní ptáci z Madagaskaru – se vyskytují výhradně na pevninách jižní polokoule? Samotné vědecké jméno "běžců", "Ratitae", odkazuje na plochou hrudní kost, postrádající kýl pro úpon masivních létacích svalů, tak typických pro všechny ptáky, a připomínající tak svým tvarem vor (ratis). Přestože většině nelétavých ptáků tento kýl zůstal a jeho absence se nezdála být špatným spojujícím znakem, toto pravidlo neplatí absolutně. Dromornitidi, podivná skupina až půltunových australských ptáků; Gastornis, další nelétavý obr snad blízce příbuzný vrubozobým; Patagopteryx, druhohorní pták stojící mimo ptačí korunní klad (Neornithes); a havajské husám podobné kachny moa-nalo – ti všichni kýl na prsní kosti ztratili také (Chiappe 2002), a přestože některé z těchto taxonů s "běžci" skutečně spojovány byly, třeba výše zmíněné kachny lze tímto způsobem odvysvětlit dost těžko. Podobností mezi těmito taxony a "běžci" je víc: zmenšení rozměrů a počtu křídelních kostí, redukce či ztráta kosti vidličné (furkuly), srůst lopatky a krkavčí kosti do skapulokorakoidu, protažení ilioischiadického otvoru (= prostoru mezi srostlou kostí kyčelní a sedací) v pánvi a zesílení kostí zadních končetin (Houde 1988; Chiappe 2002; Harshman et al. 2008). Pokud se všechny tyto znaky vyvinuly několikrát nezávisle na sobě, můžeme si být jisti, že zrovna v rámci "běžců" se tak stalo pouze jednou?
Jedním z prvních pochybovačů o monofylii "ratitů" byl Owen (1866), známý coby autor jména Dinosauria a (blíž k tématu) průkopník výzkumů ptáků moa. Owen byl paradoxně jedním z posledních, kdo tyto pochybnosti doprovodil nějakou explicitní alternativní hypotézou, tzn. uvedl, komu jsou podle něj jednotliví "běžci" nejblíže příbuzní, když už ne k sobě navzájem. Jak ukázali Sibley & Ahlquist (1972), pštrosy (Struthio) Owen spojil s dropy (Otididae), kivi a moa (Apteryx, Dinornithidae) s tabonovitými (Megapodidae). Huxley (1867) ve své klasifikaci řadil všechny "běžce" do jediné skupiny, kterou navíc postavil na roveň všem ostatním ptákům dohromady, jinak jsou ale jeho názory na afinitu "běžců" spíše nejasné. Považoval je za zbytky kdysi rozsáhlé skupiny, která tvořila mezičlánek mezi dinosaury a létavými ptáky, což příliš nezní jako argument pro jejich monofylii. Tento Huxleyho pohled formalizoval Fürbringer (1888), když na svém fylogenetickém stromě usadil "běžce" na čtyři oddělené větve různě vzdálené od zbytku ptáků. Jedna z těchto větví, Alectorornithes, zahrnovala i létavé tinamy. Přestože Huxley a Fürbringer bývají citováni jako zastánci protikladných názorů na "běžčí" původ (Sibley & Ahlquist 1972), ve skutečnosti si docela dobře odpovídají. Huxley viděl "běžce" jako "basal stock", z níž vzešli všichni létající ptáci, a Fürbringer je tak zakreslil na strom – "běžci" jsou tam parafyletičtí vůči všem létavým ptákům mimo archeopteryga. (Na druhou stranu ale řada druhotných zdrojů uvádí, že podle Fürbringera se "běžčí" charakteristiky vyvinuly několikrát nezávisle na sobě a nebyly zděděné od společného nelétavého předka. To by znamenalo "běžčí" polyfylii, nikoli parafylii, a odporovalo tedy Huxleyho pohledu. Nemění to ale nic na tom, že ani na Huxleyho nelze pohlížet jako na bezvýhradného zastánce "běžčí" monofylie.)
Spor mezi zastánci "běžčí" monofylie a polyfylie trval dlouho. Monofylii obhajovali Mivart (1877), Gadow (1893), Beddard (1898) nebo Clark (1901); polyfylii Parker (1895), Pycraft (1900), Stresemann (1927–34) nebo Wetmore (1930). Zastánci polyfylie považovali za podporu pro svou hypotézu embryologické studie, které dokumentovaly četné podobnosti mezi "běžci" a "karináty": např. palec na noze, který je u dospělých "běžců" buď ztracen, nebo – u kiviho – orientován anteromediálně, podobně jako u neptačích teropodů; je u "běžčích" embryií je přítomen a obrácen dozadu stejně jako u normálních ptáků. Tvrdou ranou pro "běžčí" monofylii byla studie McDowella (1948), který ukázal, že paleognátní či dromeognátní typ kostěného patra, okouzlující systematiky už od dob Huxleyho, není možné uspokojivě definovat a sestává ve skutečnosti ze čtyř odlišných morfotypů, charakteristických pro 1) pštrosy, 2) tinamy a nanduy, 3) kivie, moa a snad i sloní ptáky a 4) kasuáry a emu. Mayr & Amadon (1951:4) už konstatovali, že: "the present consensus is that the main groups of these birds are of independent origin." Vše dovedl do konce de Beer (1956), který poskytl přijatelný mechanizmus vysvětlující, proč bychom měli u zcela nepříbuzných skupin ptáků pozorovat tak obrovské množství konvergence. Mělo jít o neotenii, tedy uchování znaků typických pro mláďata do dospělosti. Neotenie dokázala vysvětlit prakticky všechny navrhované znaky sjednocující "běžce", od struktury peří po stavbu kostěného patra. Paradoxní je, že ačkoli právě tehdy dosáhla obliba hypotézy "běžčí" polyfylie vrcholu, ornitologové zcela rezignovali na pokusy určit, které skupiny ptáků mají k jednotlivým "běžcům" nejblíže. Jak ukázali Cracraft et al. (2004), Mayrův zájem o speciaci a populační genetiku zabil jakékoli pokusy o velkoškálovou ptačí fylogenetiku. Wetmore'ovy klasifikace, které tomuto období dominují, jsou kompletně odvozeny od autorů z 19. století; přes Gadowa je lze vysledovat až k Fürbringerovi.
Období beznaděje však netrvalo dlouho. Dostupnost molekulárních dat a vznik numerické fylogenetiky nejenže obnovily zájem o ptačí fylogenezi, ale také vzkřísily "běžčí" monofylii. Sibley (1960) elektroforézou proteinů z vaječných bílků prokázal blízkou příbuznost kasuárů, emu a pštrosů, byť v případě nanduů raději vyčkával na více dat. Bock (1963) přezkoumal McDowellovy závěry a podpořil "běžce" coby přirozenou skupinu na bázi osteologie. Meise (1963) totéž učinil na základě behaviorálních dat; nejenže spojil "běžce" spolu navzájem a s tinamami, ale neshledal jejich rozdíly o nic většími, než jsou ty v rámci hrabavých. Brzy následoval příval nových důkazů pro "běžčí" monofylii ze studií zkoumajících elektroforézu proteinů z vaječných bílků (Miller & Feeney 1964; Osuga & Feeney 1968), ramfotéku (Parkes & Clark 1966), karotické tepny (Baumel & Gerchman 1968), spermie (McFarlane 1971), mikrokomplementární fixace transferinu a sérového albuminu (Ho et al. 1976; Prager et al. 1976; Prager & Wilson 1980), DNA-DNA hybridizaci (Sibley et al. 1981, 1985) a aminokyselinové sekvence bílkovin z oční čočky (Stapel et al. 1984). Cracraft (1974) pro zastánce "běžčí" monofylie přivlastnil dřívější de Beerovy argumenty pro neotenii – pro něj neotenie představovala jen mechanizmus, kterým "běžci" přišli k odvozeným znakům, které podporují jejich monofylii. Zároveň přišel s mimořádně lákavou myšlenkou, podle níž může být geografický výskyt "běžců" vysvětlen skrze rozpad Gondwany (Cracraft 1973), čímž spustil sérii horečnatých pokusů naroubovat každou novou fylogenetickou hypotézu na pořadí, v němž se dnešní pevniny odštěpovaly z bývalého superkontinentu. Tato kratochvíle ornitology nepustila dodnes (Bourdon et al. 2009; Phillips et al. 2010; Johnston 2011) a co hůř, vstoupila do učebnic jako klasický případ vikariantní biogeografie (Gill 2007).
Je pozoruhodné, jak málo se grandiózní spor o existenci "běžců" dotkl tinam. Tato skupina neotropických, nepříliš dobře létajících ptáků značně připomínajících vnějším vzhledem hrabavé, byla s "běžci" spojována od raného 19. století. Parker (1864) postřehl, že se jejich kostěné patro nápadně podobá tomu "běžčímu". Huxley (1867), který svou klasifikaci na kostěném patře založil, se tento postřeh rozhodl ignorovat a tinamy zařadil spolu se všemi ostatními non-"běžci" do "Carinatae" (na základě přítomnosti kýlu na hrudní kosti, tedy primitivního znaku), alespoň ale podotkl, že jde o "the most struthious of all carinate birds" (Huxley 1867:426). Následující autoři tak konzervativní nebyli a do svých klasifikací často zahrnuli skupinu, která v sobě "běžce" a tinamy kombinovala, přestože jména jí dávali různá (Garrod 1874 – Struthiones; Stejneger 1885 – Dromaeognathae). Tím jménem, které přežilo do dnešní doby, se náhodou stalo Palaeognathae od Pycrafta (1900). Je to trochu paradoxní, neboť Pycraft nebyl na rozdíl od Garroda a Stejnegera přesvědčen, že pojmenovává monofyl. Jak napovídá etymologie jména (palaios – starý; gnathos – čelist), skupinu vědomě vztyčil na základě primitivního znaku (resp. se domníval, že jde o znak primitivní: to, zda je primitivním stavem paleognátní patro, neognátní patro, nebo ani jedno, je dalším z únavných ornitologických sporů), byl však přesvědčen, že dělení založené na stavbě patra je stále lepší, než dělení postavené na sternálním kýlu, který mohl být ztracen několikrát nezávisle na sobě (viz výše).
Prakticky všichni předpokládali, že mono- či poly- fyletické jsou vždy obě skupiny současně: s nějakou kombinací "běžčí" monofylie a paleognátní polyfylie či monofyletických paleognátů a polyfyletických "běžců" přišlo překvapivě málo autorů. Dokonce i jedna z nejzajímavějších hypotéz, s níž přišel Pycraft (1900) sám, tuto nudnou dichotomii respektovala. Pycraft si své paleognáty představoval coby polyfyl složený ze dvou přirozených podskupin: jedna měla zahrnovat nandu, tinamy, sloní ptáky a moa s kivii, druhá emu, kasuáry a pštrosy. "Běžci" buď byli viděni jako přirozená skupina, jejímž sesterským taxonem jsou tinamy v rámci monofyletických paleognátů (Bock 1963; Parkes & Clark 1966; Osuga & Feeney 1968; Cracraft 1974; Prager et al. 1976; Prager & Wilson 1980; Sibley et al. 1981, 1985), nebo jako polyfyletické uskupení nepříbuzných linií neognátů, které díky neotenii a společnému způsobu života konvergují na stejné morfologii (a konvergují na ní tak dobře, že ani nepoznáme, které že linie neognátů to vlastně jsou*), v kterémžto případě pak tinamy vždy neomylně zamířily do blízkosti hrabavých (Seebohm 1888; Beddard 1910; Verheyen 1960, 1961; Gysels 1970). Až v 60. letech se s oživením monofylie "běžců" na základě molekulárních (či, jak se tehdy říkalo, biochemických) dat začaly objevovat návrhy na oživení staré, před-pycraftovské dichotomie "Ratitae"/Carinatae. Řada studií byla schopna potvrdit monofylii "běžců", už ale ne jejich blízký vztah k tinamám, či přímo naznačovaly příbuznost tinam a hrabavých – to se týká studií vaječných bílků (Sibley & Ahlquist 1972; Sibley & Frelin 1972), osteologických a paleontologických dat, především těch od litornitidů (Houde 1988), délkových rozdílů v ribozomální DNA (Mindell & Honeycutt 1989) a fylogenetické analýzy mitochondriální 12S rRNA (Cooper et al. 1992).
*Jediným, kdo se namáhal aspoň trochu upřesnit, z kterýchže neognátů by měli být jednotliví "běžci" odvozeni, byl Olson (1985). Podle něj jsou žijící pštrosi (Struthio) blízce příbuzní středoasijským taxonům Eogrus a Ergilornis, které s ním sdílejí na ptačí poměry unikátní dvouprsté nohy a Olsonovi se zdály být ve správnou dobu na správném místě. Snad ale není třeba dodávat, že numerická fylogenetika toto příbuzenství nepotvrdila: Clarke et al. (2005) ukázali, že eogruidi mají blízko k jeřábům.
Hypotézy o non-monofylii paleognátů zhynuly zaslouženou smrtí s tím, jak se systematikové přesunuli od proteinů k sekvenování mitochondriální a jaderné DNA. Ani to se sice neobešlo bez komplikací (hybridizační studie shlukovaly paleognáty s hrabavými a vrubozobými do "Eoaves", sekvenční analýzy mtDNA s malým taxon samplingem odkrývaly pěvce nebo dokonce jen zpěvné jako sesterskou skupinu všech ostatních ptáků a fakticky tak zanořovaly paleognáty do Neognathae). Na přelomu devadesátých a nultých let už však bylo jasné, že paleognáti jsou monofyletičtí a tvoří sesterskou skupinu ke všem ostatním žijícím ptákům (Groth & Barrowclough 1999; García-Moreno & Mindell 2000). Boje se mezitím přesunuly na vzájemné příbuzenské vztahy mezi "běžci": molekulára se nemohla rozhodnout, zda na bázi patří pštrosi, nanduové nebo klad (pštrosi + nanduové), zatímco morfologie tam tvrdošíjně umisťovala kivie, kteří podle molekul tvoří sesterskou skupinu kasuárovitých. Takové spory jsou však neobyčejně nudné, a tak to nemohlo dlouho zůstat.
2. Kde jsme teď
Zároveň se v 90. letech vyskytly dvě zapadlé práce, které si ušlechtile předsevzaly najít dosud nevyzkoušený zdroj dat, který by šlo k rozřešení vztahů mezi paleognáty použít. Úkol to byl nelehký a nezáviděníhodný, neboť jak výborně shrnul Houde (1988; Houde & Haubold 1987), tou dobou už ornitologové vyčerpali fylogenetický potenciál kostěného patra, křídlových svalů, ramenního i pánevního pletence, mikrovaskularizace kostní tkáně, osteologie kotníku, myologie křídel, ramfotéky, tělních dutin, kardiovaskulární soustavy, pterylografie, opeření mláďat, gonád, spermií, Fabriciovy burzy (pokud jste o takovém orgánu neměli ani ponětí, jsme dva), Eustachovy trubice, kortikální neuroanatomie, karyologie, proteinů vaječného bílku, proteinů oční čočky, chování a parazitů. Přesto se zadařilo: Bock & Bühler (1990)* – mezi autory byl i Walter Bock, který monofylii "ratitů" v 60. letech pomáhal oživit – prozkoumali paleognátí jazylkový aparát, Elżanowski (1995) mozkovnu a patro. Nezávisle na sobě konečně přišli s poslední možnou kombinací, totiž že paleognáti monofyletičtí jsou, ale "běžci" ne.
*Zatímco většina zdrojů cituje tuto studii s rokem 1990, Johnston (2011) s rokem 1988. Snad je to tím, že sympozium, z něhož pochází, se sice skutečně konalo v roce 1988, ale sborník z něj vyšel až o dva roky později. Bock sám, který by to snad měl vědět nejlépe, tuto práci cituje s rokem 1990 (Bock 2003).
Nikdo z nich své závěry nepodložil numerickou analýzou a mohlo by jít jen o další zajímavý příspěvek do sbírky podivných hypotéz, kdyby si jejich závěry nebyly tak pozoruhodně podobné: jak Bock s Bühlerem, tak Elżanowski dospěli k tomu, že sesterským taxonem vůči všem ostatním paleognátům nejsou tinamy, ale pštrosi (Struthio). Zatímco Bock a Bühler ukázali, že tinamy a nanduové sdílí specifickou stavbu jazylky a přilehlého svalstva, kterou nenajdeme ani u pštrosů, ani nikde jinde (viz níže), což je sice zajímavé, ale ne nutně informativní, Elżanowski zdokumentoval velké množství znaků, v nichž je pštros buďto pleziomorfický, nebo přechodný mezi neognáty a zbývajícími paleognáty. Palatální výběžky předčelistní kosti, které jsou u všech ostatních paleognátů velice výrazné a které se kloubí s kostí radličnou, mají pštrosi menší; postranní výběžek kosti patrové je malý až zakrslý u neognátů, střední u pštrosa a velký u ostatních paleognátů. Prostřední z výběžků maxilly, které se kloubí s kostí patrovou (tzv. maxillopalatinální výběžek), u neognátů a pštrosů odděluje tělo maxilly od kosti radličné, zatímco u nepštrosích paleognátů je zakrslý nebo zcela chybí. Neognáti a pštrosi mají maxillu srostlou s předčelistní kostí, zatímco u jiných "běžců" a tinam jsou obě kosti spojeny jen vazivově. Tento znak je primitivní a neognáti i pštrosi mohli jeho odvozený stav vyvinout nezávisle na sobě, stejně tak je ovšem možné, že jde u nepštrosích paleognátů o odvozený návrat k původnímu stavu a tedy platný sjednocující znak (Elżanowski 1995).
Zatímco na obě práce bylo rychle zapomenuto a state-of-the-art molekulární studie už se v předních žurnálech přely výhradně o topologii báze "běžců" a pozici ptáků moa (Cooper et al. 2001; Haddrath & Baker 2001), několik molekulárně-biologických laboratoří z celého světa se spojilo pod vedením velkého zastánce "běžčí" monofylie J. Cracrafta, aby předložilo výsledky svých čerstvě dokončených rozborů dosud neanalyzovaných genů (Cracraft et al. 2004). Vynecháme-li z diskuze stromy s velkými polytomiemi, na všech výsledných kladogramech byli přítomní monofyletičtí paleognáti a na většině z nich monofyletičtí "běžci". Na jednom však ne. Konsenzový strom vzešlý z úspornostního bootstrapu 1100 bází jaderného onkogenu c-myc (Cracraft et al. 2004: Figure 27.4) neukazoval "běžce" jako monofyletické – a, co je ze všeho nejzajímavější, u báze paleognátů v této topologii opět stál pštros. 1100 bází je samozřejmě málo oproti studiím založeným na kompletních mitochondriálních genomech (okolo 13 500 bází), ale jaderné geny jsou obecně považovány za spolehlivější pro odkrývání hlubších příbuzenství, jelikož nepodléhají tak rychle saturaci (ztrátě fylogenetického signálu). Navíc šlo už o třetí dataset, který odkryl stejný výsledek, což vyvolává neodbytnou představu sekundárního signálu, skrytého pod nánosem dat podporujících sesterský vztah tinam a monofyletických "běžců". Autoři sami podotkli, že "single gene trees often do not recover ratite monophyly with strong support, although these taxa generally group together" (Cracraft et al. 2004:474).
V roce 2006 došlo ke dvěma významným událostem. Grellet-Tinner (2006) našel další ještě neodzkoušený zdroj dat, totiž vejce a vaječnou skořápku. Do své analýzy zahrnul i fosilní taxony a opět mu vyšlo, že "běžci" nejsou monofyletičtí, jelikož jsou mezi ně vnořeny tinamy. Topologie ovšem neměla u báze paleognátího stromu pštrosa a obecně vůbec nepřipomínala nic, co bylo dosud navrženo (viz níže). Podstatnější ale bylo, že se skupina molekulárních fylogenetiků rozhodla, že už by bylo dobré s podobnými problémy a ptačí fylogenezí obecně tak nějak pohnout, a že by bylo zajímavé podívat se, co s ní udělají čtyři miliony nukleotidů (Harshman et al. 2006). Tak se zrodil projekt Early Bird. Své první ovoce přinesl v roce 2008 – přesnější by ale asi bylo napsat, že v roce 2008 do ornitologické systematiky prudce vtrhl a postavil ji na hlavu. Chojnowski et al. (2008) nejprve fylogenetickou analýzou těžkých řetězců klatrinu ukázali, že uvnitř ptáků nemáme žádnou "tvrdou polytomii", kterou by nešlo rozřešit ani se sebevětším množstvím dat, ale že k dosažení správného stromu bude třeba nejméně 32 kilobází převážně intronových, rychle se vyvíjejících sekvencí. O pět měsíců později Hackett et al. (2008) publikovali novou obří ptačí fylogenezi, založenou (jaká to náhoda!) na 32 kilobázích převážně intronových sekvencí. Stejně jako u Chojnowskiho i spol., i zde byli přítomní monofyletičtí paleognáti, ale ne monofyletičtí "běžci" – a i zde se opět jako první od ostatních paleognátů odštěpoval pštros. Hackett et al. (2008) naneštěstí publikovali v Science, a tak byli rádi, že se jim do vyhrazeného 5-stránkového prostoru vůbec vešly všechny grafy a stromky; na nějaké důkladnější prozkoumávání evolučních implikací překvapivého zjištění jaksi nebylo místo.
To napravili Harshman et al. (2008), kteří si všemožně pohráli s volbou outgroup, fylogenetickými metodami (parsimonie, věrohodnost, Bayes), dělením sekvenčních dat na oddíly podléhající různým substitučním modelům a RY-kódováním (puriny/pyrimidiny místo A/T/C/G). Ze všech analýz jim vylezl silně podpořený klad nepštrosích paleognátů (bootstrap 90–100%, 17 z 20 lokusů existenci kladu podporují pod věrohodností, 15 z 20 pod parsimonií). A nejen to. Ukázali, že tyto výsledky nelze vysvětlit žádným ze známých jevů molekulární evoluce, které zkreslují fylogenetický signál, ale že pouhým artefaktem klidně mohla být podpora pro "běžčí" monofylii v předchozích analýzách. Tinamy totiž po celém svém genomu vykazují výrazně vyšší rychlost molekulární evoluce než všichni ostatní paleognáti. Díky tomu jsou na fylogenetickém stromě reprezentovány dlouhou větví (délka větve udává množství změny na této větvi), a ta má tendenci přitahovat se k dalším dlouhým větvím: každou nukleotidovou pozici mohou obsadit jen 4 báze, a rychle se vyvíjející taxony často náhodně vyvinou stejnou bázi na větším počtu pozic, než v kolika se shodují se svými skutečnými příbuznými. A protože nejdelší větve zpravidla vedou k outgroup, tinamy zákonitě skončily u báze paleognátů, tj. tam, kam je kladla i většina morfologických dat. Jak navíc zdůraznili Phillips et al. (2010), některé analýzy mtDNA se vůbec nenamáhaly "běžčí" monofylii testovat a předem si ji vynutily buď použitím tinam coby outgroup (Cooper et al. 2001), nebo omezením prostoru možných stromů (Paton et al. 2002).
Harshman et al. (2008) také okamžitě poukázali na to, že pokud je jejich fylogeneze správná, odpadá nutnost slaďovat ji s rozpadem Gondwany. Jsou-li tinamy usazeny uvnitř "běžců", je rozumnější předpokládat, že různí "běžci" schopnost letu nezávisle na sobě ztratili, než to, že ji tinamy vyvinuly nezávisle na všech ostatních ptácích. Tuto druhou hypotézu zastával Oliver (1945), podle nějž jsou tinamy "běžci", kteří se naučili létat ("Tinamous might otherwise be looked upon as Ratite birds which have attained to flight" – Oliver 1945:75), jinak se ale zdá být extrémně nepravděpodobná: zatímco v rámci obratlovců víme o desítkách a (v případě pacifických chřástalů) stovkách nezávislých ztrát aktivního letu, s jistotou známe jen tři jeho zisky (pterosauři, ptáci, letouni). A pokud dokázali bazální zástupci všech velkých skupin paleognátů létat, pak nebyli odkázáni na to, kam je kontinentální drift zanese, ale mohli oceány překonat vlastními silami. Biogeografii ovšem komplikoval i fakt, že Harshman et al. (2008) nedokázali rozhodnout, jak přesně příbuzenské vztahy nepštrosích paleognátů vypadají. Předchozí analýzy (Chojnowski et al. 2008; Hackett et al. 2008) tinamy shodně odkryly coby sesterskou skupinu australasijských běžců (kiviové + kasuárovití), a zatímco Harshmanovi a spol. některé z dílčích analýz vyhazovaly stejný vztah, jiné podporovaly spíše sesterský vztah tinam a nanduů (viz níže).
Phillips et al. (2010) obdivuhodně důkladně přezkoumali fylogenetický potenciál mitochondriálních dat. Nejprve zohlednili rozdíly mezi sekvencemi kódujícími RNA a mezi sekvencemi kódujícími proteiny, pak rozdělili ty první do oddílů odpovídajících stonkům (stems) a smyčkám (loops) a ty druhé podle kodonových pozic, přičemž pro třetí pozici, v níž je rychlost substituce (a tedy i eroze fylogenetického signálu) největší, využili RY-kódování, díky němuž se pro analýzu stanou viditelné pouze vzácnější transverze (přechody z purinu na pyrimidin a naopak). Každý oddíl dostal samostatný substituční model vybraný Akaikeho informačním kritériem (AIC) a s ním i samostatnou sadu délek větví. Autoři nezapomněli ani otestovat, jak dobře si toto dělení dat vede oproti rozdělením alternativním (třeba jeden model pro každý gen), a zjistili, že jej favorizuje AIC i Bayesův faktor*. Všechna tato fylogenetická magie nakonec opět ukázala pštrosy jako sesterskou skupinu všech ostatních paleognátů, ačkoli ne se zvlášť silnou podporou. Druzí nejbazálnější byli nanduové, zatímco tinamy tvořily mimořádně silně podložený klad s ptáky moa (bootstrap 99%), od nichž už také známe kompletní mtDNA. Klad složený z moa a tinam byl pak sesterským taxonem australasijských běžců tak jako v Hackett et al. (2008); tento výsledek ale opět nebyl příliš robustní vůči bootstrapu. Po odstranění tinam z analýzy však žádný z těchto uzlů nezmizel a podpora jim naopak povyrostla – což ukazuje, že dlouhá větev tinam měla na analýzu rušivý vliv, ale ne dost rušivý na to, aby zkreslila výsledky.
*Bayesův faktor je dalším nástrojem pro volbu modelů a představuje alternativu k tradičním informačním kritériím typu AIC. Ta jsou založena na vzorečku, který porovnává pravděpodobnost dat vzhledem k testovanému modelu s počtem parametrů tohoto modelu. Bayesův faktor je prostý poměr marginálních věrohodností (marginal likelihoods) dvou modelů – parametry modelu "vyintegruje" (marginalizuje). Výsledné číslo není nejvyšší věrohodnost, jaké se dá s modelem dosáhnout, ale průměr přes různé hodnoty jeho parametrů, vážený podle priorního rozdělení těchto parametrů. Lze ukázat, že takový přístup přebytečné parametry penalizuje automaticky. Bayesovský fylogenetik Paul O. Lewis to nádherně předvádí na obrazcích a krychličkách.
Phillips et al. (2010) nemohli – jak zdůrazňuje nedávná revize ptáků moa (Worthy & Scofield 2012), která se pokoušela jejich hypotézu o sesterském vztahu moa a tinam otestovat morfologickými daty* – zavrhnout ani několik alternativních topologií, v nichž na bázi paleognátů stáli buďto nanduové, klad (nanduové + pštrosi) nebo klad (moa + tinamy). Pštrosa jako nejbazálnějšího paleognáta ale podporují i jaderná data, takže důvěra v tento výsledek je tedy celkem na místě, a autoři se rozhodli prozkoumat i jeho biogeografické důsledky. Tam, kde Harshman a spol. navrhli pouze odpočinout si od spekulací o rozpadu Gondwany, použili Phillips et al. (2010) molekulární hodiny k dataci jednotlivých divergencí. Jejich kalibrační body byly (tak jako celá studie) mimořádně důkladně promyšleny: základem bylo 5 konzervativních externích kalibrací. Interní kalibrace (používající taxon Emuarius pro divergenci emu/kasuár a Diogenornis pro divergenci nanduů od zbytku paleognátů) byly vyzkoušeny, ale analýza se na ně nespoléhala, protože řazení emuára (trochu o něm zde) se zakládá na spekulacích o tom, v čem jsou kasuár a emu pleziomorfičtí, zatímco postavení diogenornise v rámci nanduovitých autoři označili za nejisté – a dobře dělali; nedlouho po publikaci jejich práce ho Alvarenga (2010) na ornitologickém kongresu navrhl přeřadit do kmenové linie kasuárovitých. Ukázalo se, že divergence mezi paleognáty jsou příliš mladé, než aby mohly být vysvětleny rozpadem Gondwany. Pštrosi se např. měli od zbytku paleognátů oddělit před 83 (externí kalibrace) nebo 78 (externí i interní kalibrace) miliony let a podle nejvyššího přijatelného odhadu pak před 103 miliony let, zatímco Afrika se od zbytku Gondwany odtrhla už asi před 110 miliony let. Divergence pštrosů je vlastně jediná, která proběhla ještě před rozpadem jižní Gondwany (tj. Nový Zéland, Antarktida, Austrálie), jímž se obvykle složitě vysvětlují propletené biogeografické historie kiviů, kasuárovitých a ptáků moa – podle Phillipse a spol. však v této době ještě žádný z těchto taxonů neexistoval.
*Skutečně jen "pokoušela". Autoři si po úspornostní analýze pomocí tzv. "backbone constraint" vynutili klad zahrnující moa a tinamy, který nesměl zahrnovat kivie, kasuára, sloní ptáky ani jeden taxon nandua. Poněkud překvapivé potom je, že analýza s předem omezenou topologií "failed to unite tinamous and moa as a clade" (Worthy & Scofield 2012:107). I na stromu vzešlém z omezené analýzy byli "běžci" nadále monofyletičtí a moa měli ke sloním ptákům, kiviům i nanduům blíž než k tinamám.
Pštrosi tak zřejmě nejsou v Africe původní: dost možná přešli z původní domoviny paleognátů kdesi v Jižní Americe přes pevninský most v oblasti dnešních Antil do Laurasie, odkud do Afriky pronikli až při eurasijsko-africké faunální výměně na přelomu oligocénu a miocénu. Dávalo by to smysl, neboť až do miocénu není v Africe po pštrosech (ani žádných jiných "běžcích") ani stopy. Phillips et al. (2010) si navíc neodpustili ještě jednu analýzu, a to rozbor ancestrálních oblastí výskytu pro jednotlivé uzly paleognátního stromu. V ní byly spočteny pravděpodobnosti s jakou ten který klad vznikl 1) v Africe, jižní Gondwaně, nebo na severní polokouli (pro paleognáty a klad nepštrosích paleognátů), 2) v Jižní Americe, Austrálii, nebo na Novém Zélandu (pro všechny další podskupiny). Autoři vzali v úvahu nejen diogenornisy, ale i "evropského pštrosa" paleotida (Houde & Haubold 1987) a směsku létavých paleognátů litornitidů. Výsledky byly tristní. Klad nepštrosích paleognátů sice vznikl v jižní Gondwaně (a nejspíše na území Jižní Ameriky), ale u paleognátů jako celku už situace tak jistá není a nelze vyloučit, že ikonická "gondwanská" skupina vznikla na severní polokouli, tj. zcela mimo Gondwanu. Maximální věrohodnost tomuto scénaři přiřazuje pravděpodobnost 0,18 a parsimonie jej dokonce preferuje.
*Příjemně mě překvapilo, když jsem se z vynikajícího článku Mateje Dolinaye dozvěděl, že těchto pár stovek bází není jediným důkazem, který pro případnou bizarní skupinu složenou z miniaturních kiviů a půltunových epyornitidních obrů máme – oba taxony sdílejí podobné proporce kosti kyčelní. Matejův článek ale současně uvádí i podobnosti sloních ptáků a kasuárovitých, což je další vztah, který na základě mtDNA nelze zamítnout.
Zachránit lákavý scénář paleognátů opouštějící své bratrance na vorech v podobě postupně se odlamujících kontinentů zkusili po Phillipsovi a spol. Johnston (2011) a Allentoft & Rawlence (2011). Johnston vzal data shromážděná Bockem, Bühlerem, Elżanowskim a Grellet-Tinnerem a (na rozdíl od prvních tří) je zahrnul do numerické fylogenetické analýzy. Navíc popsal jazylkový aparát i od těch paleognátů, u nichž příslušná data dosud chyběla, a přidal znaky z prstů na křídlech. Pravda, to vše stále dalo dohromady jen směšných 47 znaků, takže Johnston tento "core dataset" zkusil doplnit osteologickými a myologickými znaky převzatými z několika předchozích studií (čímž se počet znaků vyšplhal na závratných 85). Malý dataset by ještě nebyl žádnou katastrofou – existují i studie, které je v případě morfologických znaků přímo doporučují (Scotland et al. 2003). Horší je Johnstonova metodologie, jíž jsem na blogu pomlouval opakovaně. Autor apriorně rozhodoval, který znakový stav je primitivní a který odvozený, přičemž sám uznal, že takový postup je v dnešní době neobvyklý. Poskytl sice aspoň explicitní a ozdrojovaný seznam předpokladů, které při výběru primitivních stavů použil, ale zde je problematická spíš celá filozofie takového postupu. Proč strom prostě nezakořenit nějakým neognátem? Ten by měl k paleognátům blíž než všechny komponenty Johnstonovy "teoretické outgroup" (Archaeopteryx, bazální maniraptoři, hatérie) a kódovat by jej šlo na všechny znaky současně. No, protože neognáti vykazují skoro v každém znaku stejný stav jako tinamy, a tak "cannot be assumed to place the root in a correct ancestral position" (Johnston 2011:962). Když ale předem víme, jaká pozice kořene je "correct", proč vůbec něco analyzovat?
Johnstonovi nakonec skutečně vyšlo cosi dost podobného molekulárním fylogenezím, několik rozdílů zde ale bylo. Vztah mezi nanduy (N), tinamami (T) a australasijskými běžci (A) byl odkryt jako (T, (N, A)), což neodpovídá ani jedné z alternativ předložených Harshmanem a spol., tedy buď (N, (T, A)) nebo ((N, T), A). Ptáci moa byli odkryti buď jako sesterská skupina kiviů (85 znaků), nebo v polytomii s kivii a kasuárovitými (47 znaků), což v obou případech odporuje jednomu z nejpevnějších výsledků Phillipse a spol. Sloní ptáci se neukázali vedle kiviů, ale v polytomii s pštrosy a všemi ostatními paleognáty, což Johnstonovi umožnilo vysvětlovat biogeografii paleognátů striktní vikariancí: pokud se madagaskarští sloní ptáci oddělili od zbytku paleognátů jako první (čemuž výše zmíněná polytomie neodporuje), pěkně to sedí s faktem, že z Gondwany se ze všeho nejdřív odštěpil Indo-Madagaskar. Na rozdíl od Phillipse a spol. také u Johnstona novozélandští paleognáti (moa a kiviové) tvoří výlučný klad. To vše ale vyžaduje, aby se společný předek paleognátů v Gondwaně vyskytoval už před 110 miliony let: tehdy nejpozději došlo k separaci Indo-Madagaskaru. To je extrémně spekulativní ze dvou důvodů. Zaprvé, nejstarší fosilní paleognáti jsou známí ze souvrství Hornerstown (Phillips et al. 2010), spadajícího buď do nejpozdnější křídy, nebo nejranějšího paleocénu, tj. do doby asi před 66 miliony let. Johnstonova datace tak vyžaduje 44 milionů let evoluce, která je ve fosilním záznamu naprosto neviditelná – a to jen proto, aby bylo učiněno za dost předpokladu vikariance. Podle Johnstona se navíc paleognáti začali diverzifikovat dříve, než podle dnešního konsenzu vůbec vznikli moderní ptáci jako celek (Brown & van Tuinen 2011; Lindow 2011).
Podstatně skromnější návrh přednesli Allentoft & Rawlence (2011). Podle nich je možné, že vikariance stála za novozélandským výskytem kiviů a ptáků moa: předci obou skupin sem nemuseli doletět z Antarktidy a Jižní Ameriky, což je jediná možnost, kterou spatřovali Phillips et al. (2010). Své tvrzení zakládají na nedávných počítačových modelech geologických dat, podle nějž sice odtrhávání Nového Zélandu skutečně začlo už před nějakými 85 miliony let, ale na severu nebylo plně hotovo až do doby před 60 nebo 55 miliony let. Protože moa od tinam i kiviové od kasuárovitých se podle Phillipse a spol. oddělili právě před 60 miliony let, není vyloučeno, že předci moa a kiviů ztratili let velice brzy po separaci od svých sesterských taxonů a stihli přejít suchou nohou na Nový Zéland, než jej od Austrálie definitivně odtrhlo Tasmanovo moře. Alespoň pro kivie je taková hypotéza pravděpodobná: parsimonie velí předpokládat, že poslední společný předek kiviů a kasuárovitých už létat neuměl.
3. Acknowledgments
Děkuji Nicolási Diezovi a Janu Zrzavému za to, že mi umožnili přístup k fulltextu některých zde shrnutých studií – a Nicolási Diezovi dále za to, že jsem se o některých z nich v první řadě vůbec dozvěděl.
Zdroje:
- Proč neexistují "běžci" (Ratitae), díl 2. – neusaditelné tinamy a 40 nových genů
- Proč neexistují "běžci" (Ratitae), díl 3. – protože to říkají retropozony
Je to skoro trapné, ale už jsem zase jednou blog bez přijatelné výmluvy zanedbával – dvoutýdenní pobyt v Krasiejowě by sice přijatelný byl, ale už jsem přece jen měsíc zpátky. Pauzu tedy zakončuji s článkem o historickém vývoji hypotéz o "běžčí" polyfylii: tyto nepodložené spekulace systematiků nezdravě posledlých konvergentní evolucí byly nedávno částečně – a zcela nečekaně – oživeny pokroky v molekulární fylogenetice. Mělo jít původně o součást připravovaného článku o nové studii, která tento pohled dále potvrzuje, jenže podkapitola "historický úvod" zbytek článku jaksi přerostla, a tak ji předkládám samostatně.
Názvoslovná poznámka: nemá cenu skrývat to až na konec článku, už jsem to stejně vyzradil v nadpisu a pak pro jistotu ještě jednou v prvním odstavci: podle nejlepších současných poznatků jsou "běžci" umělá, reálně neexistující skupina, a tak jsou v textu důsledně uvozovkováni. Výjimkou je spojení "australasijští běžci", které naopak označuje zcela bezproblémovou skupinu přirozenou. V tomto sousloví dané slovo do uvozovek nedávám, ale to jen proto, že jím neodkazuji k nějaké podmnožině "běžců" jako takových, nýbrž k samostatné skupině, pro níž náhodou žádné lepší jméno nemám.
1. Jak "běžci"
"Běžci" jsou bezesporu jednou z nejcharizmatičtějších skupin ptáků. Při pohledu na pštrosa či nandu snad ani nepřekvapiví, že až do 80. let minulého století se historií táhla téměř nepřetržitá linie autorů, kteří "běžce" považovali za zakonzervovanou větev dinosaurů, kteří se nikdy nenaučili létat a svůj původ odvozovali z úplně jiné skupiny teropodů než létaví "karináti" (Lowe 1935; Oliver 1945; Holmgren 1955; Glutz von Blotzheim 1958, 1960; Verheyen 1961; Friant 1968; Barsbold 1983). Embryologická pozorování, stejně jako nespočet podobností ve stavbě křídla a přítomnost pygostylu, takovým spekulacím sice učinila přítrž, přesto se ale od "běžců" stále můžeme dozvědět leccos o dinosauří reprodukční biologii (Varricchio et al. 2008) či metabolizmu (Erickson et al. 2009). Stále také platí, že kasuár a jeho téměř dromeosauridí nohy či nandu, který jinak zcela normálními křídelními drápky disponuje na každém ze tří prstů, jsou nejbližší připomínkou neptačích dinosaurů, jakou v dnešním světě dostaneme.
Darren Naish nedávno u příležitosti vydání druhé edice The Complete Dinosaur na DeviantArtu zpřístupnil své skvělé kresby z kapitoly o moderních ptácích, kterou se mu tam povedlo dostat (kéž by takových knih bylo víc!). Zde tedy stylově seskupení žijících a fosilních paleognátů. (A) kasuár přilbový, Casuarius casuarius; (B) kasuár jednolaločný, Casuarius unappendiculatus; (C) hnědý kivi, Apteryx; (D) kivi Owenův, Apteryx owenii; (E) moa Pachyornis elephantopus; (F) moa Euryapteryx geranoides, detail na hlavu; (G) sloní pták Aepyornis maximus. Kredit: Darren Naish; obrázek použit v souladu s licencí Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0.
Na druhou stranu "běžce" už od jejich rozeznání v 1. polovině 19. století provází stín pochybností. Jde opravdu o přirozenou skupinu? Sdílejí všichni "běžci" jediného společného předka, který současně nebyl předkem žádného dalšího žijícího ptáka? Pokud ano, dokázal tento předek létat, nebo už schopnost letu ztratil, tak jako jeho dnešní potomci? A pokud byl nelétavý, jak lze tuto skutečnost sladit s pozoruhodným faktem, že všichni známí "běžci" – včetně těch subfosilních, jako jsou ptáci moa nebo sloní ptáci z Madagaskaru – se vyskytují výhradně na pevninách jižní polokoule? Samotné vědecké jméno "běžců", "Ratitae", odkazuje na plochou hrudní kost, postrádající kýl pro úpon masivních létacích svalů, tak typických pro všechny ptáky, a připomínající tak svým tvarem vor (ratis). Přestože většině nelétavých ptáků tento kýl zůstal a jeho absence se nezdála být špatným spojujícím znakem, toto pravidlo neplatí absolutně. Dromornitidi, podivná skupina až půltunových australských ptáků; Gastornis, další nelétavý obr snad blízce příbuzný vrubozobým; Patagopteryx, druhohorní pták stojící mimo ptačí korunní klad (Neornithes); a havajské husám podobné kachny moa-nalo – ti všichni kýl na prsní kosti ztratili také (Chiappe 2002), a přestože některé z těchto taxonů s "běžci" skutečně spojovány byly, třeba výše zmíněné kachny lze tímto způsobem odvysvětlit dost těžko. Podobností mezi těmito taxony a "běžci" je víc: zmenšení rozměrů a počtu křídelních kostí, redukce či ztráta kosti vidličné (furkuly), srůst lopatky a krkavčí kosti do skapulokorakoidu, protažení ilioischiadického otvoru (= prostoru mezi srostlou kostí kyčelní a sedací) v pánvi a zesílení kostí zadních končetin (Houde 1988; Chiappe 2002; Harshman et al. 2008). Pokud se všechny tyto znaky vyvinuly několikrát nezávisle na sobě, můžeme si být jisti, že zrovna v rámci "běžců" se tak stalo pouze jednou?
Jedním z prvních pochybovačů o monofylii "ratitů" byl Owen (1866), známý coby autor jména Dinosauria a (blíž k tématu) průkopník výzkumů ptáků moa. Owen byl paradoxně jedním z posledních, kdo tyto pochybnosti doprovodil nějakou explicitní alternativní hypotézou, tzn. uvedl, komu jsou podle něj jednotliví "běžci" nejblíže příbuzní, když už ne k sobě navzájem. Jak ukázali Sibley & Ahlquist (1972), pštrosy (Struthio) Owen spojil s dropy (Otididae), kivi a moa (Apteryx, Dinornithidae) s tabonovitými (Megapodidae). Huxley (1867) ve své klasifikaci řadil všechny "běžce" do jediné skupiny, kterou navíc postavil na roveň všem ostatním ptákům dohromady, jinak jsou ale jeho názory na afinitu "běžců" spíše nejasné. Považoval je za zbytky kdysi rozsáhlé skupiny, která tvořila mezičlánek mezi dinosaury a létavými ptáky, což příliš nezní jako argument pro jejich monofylii. Tento Huxleyho pohled formalizoval Fürbringer (1888), když na svém fylogenetickém stromě usadil "běžce" na čtyři oddělené větve různě vzdálené od zbytku ptáků. Jedna z těchto větví, Alectorornithes, zahrnovala i létavé tinamy. Přestože Huxley a Fürbringer bývají citováni jako zastánci protikladných názorů na "běžčí" původ (Sibley & Ahlquist 1972), ve skutečnosti si docela dobře odpovídají. Huxley viděl "běžce" jako "basal stock", z níž vzešli všichni létající ptáci, a Fürbringer je tak zakreslil na strom – "běžci" jsou tam parafyletičtí vůči všem létavým ptákům mimo archeopteryga. (Na druhou stranu ale řada druhotných zdrojů uvádí, že podle Fürbringera se "běžčí" charakteristiky vyvinuly několikrát nezávisle na sobě a nebyly zděděné od společného nelétavého předka. To by znamenalo "běžčí" polyfylii, nikoli parafylii, a odporovalo tedy Huxleyho pohledu. Nemění to ale nic na tom, že ani na Huxleyho nelze pohlížet jako na bezvýhradného zastánce "běžčí" monofylie.)
Spor mezi zastánci "běžčí" monofylie a polyfylie trval dlouho. Monofylii obhajovali Mivart (1877), Gadow (1893), Beddard (1898) nebo Clark (1901); polyfylii Parker (1895), Pycraft (1900), Stresemann (1927–34) nebo Wetmore (1930). Zastánci polyfylie považovali za podporu pro svou hypotézu embryologické studie, které dokumentovaly četné podobnosti mezi "běžci" a "karináty": např. palec na noze, který je u dospělých "běžců" buď ztracen, nebo – u kiviho – orientován anteromediálně, podobně jako u neptačích teropodů; je u "běžčích" embryií je přítomen a obrácen dozadu stejně jako u normálních ptáků. Tvrdou ranou pro "běžčí" monofylii byla studie McDowella (1948), který ukázal, že paleognátní či dromeognátní typ kostěného patra, okouzlující systematiky už od dob Huxleyho, není možné uspokojivě definovat a sestává ve skutečnosti ze čtyř odlišných morfotypů, charakteristických pro 1) pštrosy, 2) tinamy a nanduy, 3) kivie, moa a snad i sloní ptáky a 4) kasuáry a emu. Mayr & Amadon (1951:4) už konstatovali, že: "the present consensus is that the main groups of these birds are of independent origin." Vše dovedl do konce de Beer (1956), který poskytl přijatelný mechanizmus vysvětlující, proč bychom měli u zcela nepříbuzných skupin ptáků pozorovat tak obrovské množství konvergence. Mělo jít o neotenii, tedy uchování znaků typických pro mláďata do dospělosti. Neotenie dokázala vysvětlit prakticky všechny navrhované znaky sjednocující "běžce", od struktury peří po stavbu kostěného patra. Paradoxní je, že ačkoli právě tehdy dosáhla obliba hypotézy "běžčí" polyfylie vrcholu, ornitologové zcela rezignovali na pokusy určit, které skupiny ptáků mají k jednotlivým "běžcům" nejblíže. Jak ukázali Cracraft et al. (2004), Mayrův zájem o speciaci a populační genetiku zabil jakékoli pokusy o velkoškálovou ptačí fylogenetiku. Wetmore'ovy klasifikace, které tomuto období dominují, jsou kompletně odvozeny od autorů z 19. století; přes Gadowa je lze vysledovat až k Fürbringerovi.
Období beznaděje však netrvalo dlouho. Dostupnost molekulárních dat a vznik numerické fylogenetiky nejenže obnovily zájem o ptačí fylogenezi, ale také vzkřísily "běžčí" monofylii. Sibley (1960) elektroforézou proteinů z vaječných bílků prokázal blízkou příbuznost kasuárů, emu a pštrosů, byť v případě nanduů raději vyčkával na více dat. Bock (1963) přezkoumal McDowellovy závěry a podpořil "běžce" coby přirozenou skupinu na bázi osteologie. Meise (1963) totéž učinil na základě behaviorálních dat; nejenže spojil "běžce" spolu navzájem a s tinamami, ale neshledal jejich rozdíly o nic většími, než jsou ty v rámci hrabavých. Brzy následoval příval nových důkazů pro "běžčí" monofylii ze studií zkoumajících elektroforézu proteinů z vaječných bílků (Miller & Feeney 1964; Osuga & Feeney 1968), ramfotéku (Parkes & Clark 1966), karotické tepny (Baumel & Gerchman 1968), spermie (McFarlane 1971), mikrokomplementární fixace transferinu a sérového albuminu (Ho et al. 1976; Prager et al. 1976; Prager & Wilson 1980), DNA-DNA hybridizaci (Sibley et al. 1981, 1985) a aminokyselinové sekvence bílkovin z oční čočky (Stapel et al. 1984). Cracraft (1974) pro zastánce "běžčí" monofylie přivlastnil dřívější de Beerovy argumenty pro neotenii – pro něj neotenie představovala jen mechanizmus, kterým "běžci" přišli k odvozeným znakům, které podporují jejich monofylii. Zároveň přišel s mimořádně lákavou myšlenkou, podle níž může být geografický výskyt "běžců" vysvětlen skrze rozpad Gondwany (Cracraft 1973), čímž spustil sérii horečnatých pokusů naroubovat každou novou fylogenetickou hypotézu na pořadí, v němž se dnešní pevniny odštěpovaly z bývalého superkontinentu. Tato kratochvíle ornitology nepustila dodnes (Bourdon et al. 2009; Phillips et al. 2010; Johnston 2011) a co hůř, vstoupila do učebnic jako klasický případ vikariantní biogeografie (Gill 2007).
Je pozoruhodné, jak málo se grandiózní spor o existenci "běžců" dotkl tinam. Tato skupina neotropických, nepříliš dobře létajících ptáků značně připomínajících vnějším vzhledem hrabavé, byla s "běžci" spojována od raného 19. století. Parker (1864) postřehl, že se jejich kostěné patro nápadně podobá tomu "běžčímu". Huxley (1867), který svou klasifikaci na kostěném patře založil, se tento postřeh rozhodl ignorovat a tinamy zařadil spolu se všemi ostatními non-"běžci" do "Carinatae" (na základě přítomnosti kýlu na hrudní kosti, tedy primitivního znaku), alespoň ale podotkl, že jde o "the most struthious of all carinate birds" (Huxley 1867:426). Následující autoři tak konzervativní nebyli a do svých klasifikací často zahrnuli skupinu, která v sobě "běžce" a tinamy kombinovala, přestože jména jí dávali různá (Garrod 1874 – Struthiones; Stejneger 1885 – Dromaeognathae). Tím jménem, které přežilo do dnešní doby, se náhodou stalo Palaeognathae od Pycrafta (1900). Je to trochu paradoxní, neboť Pycraft nebyl na rozdíl od Garroda a Stejnegera přesvědčen, že pojmenovává monofyl. Jak napovídá etymologie jména (palaios – starý; gnathos – čelist), skupinu vědomě vztyčil na základě primitivního znaku (resp. se domníval, že jde o znak primitivní: to, zda je primitivním stavem paleognátní patro, neognátní patro, nebo ani jedno, je dalším z únavných ornitologických sporů), byl však přesvědčen, že dělení založené na stavbě patra je stále lepší, než dělení postavené na sternálním kýlu, který mohl být ztracen několikrát nezávisle na sobě (viz výše).
Prakticky všichni předpokládali, že mono- či poly- fyletické jsou vždy obě skupiny současně: s nějakou kombinací "běžčí" monofylie a paleognátní polyfylie či monofyletických paleognátů a polyfyletických "běžců" přišlo překvapivě málo autorů. Dokonce i jedna z nejzajímavějších hypotéz, s níž přišel Pycraft (1900) sám, tuto nudnou dichotomii respektovala. Pycraft si své paleognáty představoval coby polyfyl složený ze dvou přirozených podskupin: jedna měla zahrnovat nandu, tinamy, sloní ptáky a moa s kivii, druhá emu, kasuáry a pštrosy. "Běžci" buď byli viděni jako přirozená skupina, jejímž sesterským taxonem jsou tinamy v rámci monofyletických paleognátů (Bock 1963; Parkes & Clark 1966; Osuga & Feeney 1968; Cracraft 1974; Prager et al. 1976; Prager & Wilson 1980; Sibley et al. 1981, 1985), nebo jako polyfyletické uskupení nepříbuzných linií neognátů, které díky neotenii a společnému způsobu života konvergují na stejné morfologii (a konvergují na ní tak dobře, že ani nepoznáme, které že linie neognátů to vlastně jsou*), v kterémžto případě pak tinamy vždy neomylně zamířily do blízkosti hrabavých (Seebohm 1888; Beddard 1910; Verheyen 1960, 1961; Gysels 1970). Až v 60. letech se s oživením monofylie "běžců" na základě molekulárních (či, jak se tehdy říkalo, biochemických) dat začaly objevovat návrhy na oživení staré, před-pycraftovské dichotomie "Ratitae"/Carinatae. Řada studií byla schopna potvrdit monofylii "běžců", už ale ne jejich blízký vztah k tinamám, či přímo naznačovaly příbuznost tinam a hrabavých – to se týká studií vaječných bílků (Sibley & Ahlquist 1972; Sibley & Frelin 1972), osteologických a paleontologických dat, především těch od litornitidů (Houde 1988), délkových rozdílů v ribozomální DNA (Mindell & Honeycutt 1989) a fylogenetické analýzy mitochondriální 12S rRNA (Cooper et al. 1992).
*Jediným, kdo se namáhal aspoň trochu upřesnit, z kterýchže neognátů by měli být jednotliví "běžci" odvozeni, byl Olson (1985). Podle něj jsou žijící pštrosi (Struthio) blízce příbuzní středoasijským taxonům Eogrus a Ergilornis, které s ním sdílejí na ptačí poměry unikátní dvouprsté nohy a Olsonovi se zdály být ve správnou dobu na správném místě. Snad ale není třeba dodávat, že numerická fylogenetika toto příbuzenství nepotvrdila: Clarke et al. (2005) ukázali, že eogruidi mají blízko k jeřábům.
Hypotézy o non-monofylii paleognátů zhynuly zaslouženou smrtí s tím, jak se systematikové přesunuli od proteinů k sekvenování mitochondriální a jaderné DNA. Ani to se sice neobešlo bez komplikací (hybridizační studie shlukovaly paleognáty s hrabavými a vrubozobými do "Eoaves", sekvenční analýzy mtDNA s malým taxon samplingem odkrývaly pěvce nebo dokonce jen zpěvné jako sesterskou skupinu všech ostatních ptáků a fakticky tak zanořovaly paleognáty do Neognathae). Na přelomu devadesátých a nultých let už však bylo jasné, že paleognáti jsou monofyletičtí a tvoří sesterskou skupinu ke všem ostatním žijícím ptákům (Groth & Barrowclough 1999; García-Moreno & Mindell 2000). Boje se mezitím přesunuly na vzájemné příbuzenské vztahy mezi "běžci": molekulára se nemohla rozhodnout, zda na bázi patří pštrosi, nanduové nebo klad (pštrosi + nanduové), zatímco morfologie tam tvrdošíjně umisťovala kivie, kteří podle molekul tvoří sesterskou skupinu kasuárovitých. Takové spory jsou však neobyčejně nudné, a tak to nemohlo dlouho zůstat.
2. Kde jsme teď
Zároveň se v 90. letech vyskytly dvě zapadlé práce, které si ušlechtile předsevzaly najít dosud nevyzkoušený zdroj dat, který by šlo k rozřešení vztahů mezi paleognáty použít. Úkol to byl nelehký a nezáviděníhodný, neboť jak výborně shrnul Houde (1988; Houde & Haubold 1987), tou dobou už ornitologové vyčerpali fylogenetický potenciál kostěného patra, křídlových svalů, ramenního i pánevního pletence, mikrovaskularizace kostní tkáně, osteologie kotníku, myologie křídel, ramfotéky, tělních dutin, kardiovaskulární soustavy, pterylografie, opeření mláďat, gonád, spermií, Fabriciovy burzy (pokud jste o takovém orgánu neměli ani ponětí, jsme dva), Eustachovy trubice, kortikální neuroanatomie, karyologie, proteinů vaječného bílku, proteinů oční čočky, chování a parazitů. Přesto se zadařilo: Bock & Bühler (1990)* – mezi autory byl i Walter Bock, který monofylii "ratitů" v 60. letech pomáhal oživit – prozkoumali paleognátí jazylkový aparát, Elżanowski (1995) mozkovnu a patro. Nezávisle na sobě konečně přišli s poslední možnou kombinací, totiž že paleognáti monofyletičtí jsou, ale "běžci" ne.
*Zatímco většina zdrojů cituje tuto studii s rokem 1990, Johnston (2011) s rokem 1988. Snad je to tím, že sympozium, z něhož pochází, se sice skutečně konalo v roce 1988, ale sborník z něj vyšel až o dva roky později. Bock sám, který by to snad měl vědět nejlépe, tuto práci cituje s rokem 1990 (Bock 2003).
Nikdo z nich své závěry nepodložil numerickou analýzou a mohlo by jít jen o další zajímavý příspěvek do sbírky podivných hypotéz, kdyby si jejich závěry nebyly tak pozoruhodně podobné: jak Bock s Bühlerem, tak Elżanowski dospěli k tomu, že sesterským taxonem vůči všem ostatním paleognátům nejsou tinamy, ale pštrosi (Struthio). Zatímco Bock a Bühler ukázali, že tinamy a nanduové sdílí specifickou stavbu jazylky a přilehlého svalstva, kterou nenajdeme ani u pštrosů, ani nikde jinde (viz níže), což je sice zajímavé, ale ne nutně informativní, Elżanowski zdokumentoval velké množství znaků, v nichž je pštros buďto pleziomorfický, nebo přechodný mezi neognáty a zbývajícími paleognáty. Palatální výběžky předčelistní kosti, které jsou u všech ostatních paleognátů velice výrazné a které se kloubí s kostí radličnou, mají pštrosi menší; postranní výběžek kosti patrové je malý až zakrslý u neognátů, střední u pštrosa a velký u ostatních paleognátů. Prostřední z výběžků maxilly, které se kloubí s kostí patrovou (tzv. maxillopalatinální výběžek), u neognátů a pštrosů odděluje tělo maxilly od kosti radličné, zatímco u nepštrosích paleognátů je zakrslý nebo zcela chybí. Neognáti a pštrosi mají maxillu srostlou s předčelistní kostí, zatímco u jiných "běžců" a tinam jsou obě kosti spojeny jen vazivově. Tento znak je primitivní a neognáti i pštrosi mohli jeho odvozený stav vyvinout nezávisle na sobě, stejně tak je ovšem možné, že jde u nepštrosích paleognátů o odvozený návrat k původnímu stavu a tedy platný sjednocující znak (Elżanowski 1995).
Zatímco na obě práce bylo rychle zapomenuto a state-of-the-art molekulární studie už se v předních žurnálech přely výhradně o topologii báze "běžců" a pozici ptáků moa (Cooper et al. 2001; Haddrath & Baker 2001), několik molekulárně-biologických laboratoří z celého světa se spojilo pod vedením velkého zastánce "běžčí" monofylie J. Cracrafta, aby předložilo výsledky svých čerstvě dokončených rozborů dosud neanalyzovaných genů (Cracraft et al. 2004). Vynecháme-li z diskuze stromy s velkými polytomiemi, na všech výsledných kladogramech byli přítomní monofyletičtí paleognáti a na většině z nich monofyletičtí "běžci". Na jednom však ne. Konsenzový strom vzešlý z úspornostního bootstrapu 1100 bází jaderného onkogenu c-myc (Cracraft et al. 2004: Figure 27.4) neukazoval "běžce" jako monofyletické – a, co je ze všeho nejzajímavější, u báze paleognátů v této topologii opět stál pštros. 1100 bází je samozřejmě málo oproti studiím založeným na kompletních mitochondriálních genomech (okolo 13 500 bází), ale jaderné geny jsou obecně považovány za spolehlivější pro odkrývání hlubších příbuzenství, jelikož nepodléhají tak rychle saturaci (ztrátě fylogenetického signálu). Navíc šlo už o třetí dataset, který odkryl stejný výsledek, což vyvolává neodbytnou představu sekundárního signálu, skrytého pod nánosem dat podporujících sesterský vztah tinam a monofyletických "běžců". Autoři sami podotkli, že "single gene trees often do not recover ratite monophyly with strong support, although these taxa generally group together" (Cracraft et al. 2004:474).
Hyobranchiální aparát (jazylka) u moa jižního (nahoře) a kiviho (dole). Význam zkratek: (B) basihyale, (Cb) ceratobranchiale, (Eb) epibranchiale, (P) paraglossale, (U) urohyale. Bock & Bühler (1990) zaznamenali v rámci paleognátího jazylkového aparátu značnou variaci. U tinam a nanduů jsou deskovitá paraglossalia navzájem srostlá, zatímco tenké, tyčinkovité basihyale se k nim připojuje skrze masivní šikmý jazylkojazykový sval (musculus hyoglossus obliquus); zatímco pštrosi mají paraglossalia dlouhá, tenká, nesrostlá a široké basihyale se s nimi kloubí přímo svým anterolaterálním povrchem. Šikmý jazylkojazykový sval pštrosům zcela chybí (Bock 2003). Z těchto dat se toho o fylogenezi mnoho nedozvíme bez předpokladů o směru, v němž změny probíhaly; další data však ukázala, že Bock a Bühler se ohledně bazální pozice pštrosů nemýlili. Johnston (2011) např. ukázal, že všechny paleognáty mimo pštrosů a madagaskarských sloních ptáků můžeme sjednotit odvozeným zkrácením epibranchialií. (Modifikováno z Johnston 2011: Figure 2).
V roce 2006 došlo ke dvěma významným událostem. Grellet-Tinner (2006) našel další ještě neodzkoušený zdroj dat, totiž vejce a vaječnou skořápku. Do své analýzy zahrnul i fosilní taxony a opět mu vyšlo, že "běžci" nejsou monofyletičtí, jelikož jsou mezi ně vnořeny tinamy. Topologie ovšem neměla u báze paleognátího stromu pštrosa a obecně vůbec nepřipomínala nic, co bylo dosud navrženo (viz níže). Podstatnější ale bylo, že se skupina molekulárních fylogenetiků rozhodla, že už by bylo dobré s podobnými problémy a ptačí fylogenezí obecně tak nějak pohnout, a že by bylo zajímavé podívat se, co s ní udělají čtyři miliony nukleotidů (Harshman et al. 2006). Tak se zrodil projekt Early Bird. Své první ovoce přinesl v roce 2008 – přesnější by ale asi bylo napsat, že v roce 2008 do ornitologické systematiky prudce vtrhl a postavil ji na hlavu. Chojnowski et al. (2008) nejprve fylogenetickou analýzou těžkých řetězců klatrinu ukázali, že uvnitř ptáků nemáme žádnou "tvrdou polytomii", kterou by nešlo rozřešit ani se sebevětším množstvím dat, ale že k dosažení správného stromu bude třeba nejméně 32 kilobází převážně intronových, rychle se vyvíjejících sekvencí. O pět měsíců později Hackett et al. (2008) publikovali novou obří ptačí fylogenezi, založenou (jaká to náhoda!) na 32 kilobázích převážně intronových sekvencí. Stejně jako u Chojnowskiho i spol., i zde byli přítomní monofyletičtí paleognáti, ale ne monofyletičtí "běžci" – a i zde se opět jako první od ostatních paleognátů odštěpoval pštros. Hackett et al. (2008) naneštěstí publikovali v Science, a tak byli rádi, že se jim do vyhrazeného 5-stránkového prostoru vůbec vešly všechny grafy a stromky; na nějaké důkladnější prozkoumávání evolučních implikací překvapivého zjištění jaksi nebylo místo.
To napravili Harshman et al. (2008), kteří si všemožně pohráli s volbou outgroup, fylogenetickými metodami (parsimonie, věrohodnost, Bayes), dělením sekvenčních dat na oddíly podléhající různým substitučním modelům a RY-kódováním (puriny/pyrimidiny místo A/T/C/G). Ze všech analýz jim vylezl silně podpořený klad nepštrosích paleognátů (bootstrap 90–100%, 17 z 20 lokusů existenci kladu podporují pod věrohodností, 15 z 20 pod parsimonií). A nejen to. Ukázali, že tyto výsledky nelze vysvětlit žádným ze známých jevů molekulární evoluce, které zkreslují fylogenetický signál, ale že pouhým artefaktem klidně mohla být podpora pro "běžčí" monofylii v předchozích analýzách. Tinamy totiž po celém svém genomu vykazují výrazně vyšší rychlost molekulární evoluce než všichni ostatní paleognáti. Díky tomu jsou na fylogenetickém stromě reprezentovány dlouhou větví (délka větve udává množství změny na této větvi), a ta má tendenci přitahovat se k dalším dlouhým větvím: každou nukleotidovou pozici mohou obsadit jen 4 báze, a rychle se vyvíjející taxony často náhodně vyvinou stejnou bázi na větším počtu pozic, než v kolika se shodují se svými skutečnými příbuznými. A protože nejdelší větve zpravidla vedou k outgroup, tinamy zákonitě skončily u báze paleognátů, tj. tam, kam je kladla i většina morfologických dat. Jak navíc zdůraznili Phillips et al. (2010), některé analýzy mtDNA se vůbec nenamáhaly "běžčí" monofylii testovat a předem si ji vynutily buď použitím tinam coby outgroup (Cooper et al. 2001), nebo omezením prostoru možných stromů (Paton et al. 2002).
Harshman et al. (2008) také okamžitě poukázali na to, že pokud je jejich fylogeneze správná, odpadá nutnost slaďovat ji s rozpadem Gondwany. Jsou-li tinamy usazeny uvnitř "běžců", je rozumnější předpokládat, že různí "běžci" schopnost letu nezávisle na sobě ztratili, než to, že ji tinamy vyvinuly nezávisle na všech ostatních ptácích. Tuto druhou hypotézu zastával Oliver (1945), podle nějž jsou tinamy "běžci", kteří se naučili létat ("Tinamous might otherwise be looked upon as Ratite birds which have attained to flight" – Oliver 1945:75), jinak se ale zdá být extrémně nepravděpodobná: zatímco v rámci obratlovců víme o desítkách a (v případě pacifických chřástalů) stovkách nezávislých ztrát aktivního letu, s jistotou známe jen tři jeho zisky (pterosauři, ptáci, letouni). A pokud dokázali bazální zástupci všech velkých skupin paleognátů létat, pak nebyli odkázáni na to, kam je kontinentální drift zanese, ale mohli oceány překonat vlastními silami. Biogeografii ovšem komplikoval i fakt, že Harshman et al. (2008) nedokázali rozhodnout, jak přesně příbuzenské vztahy nepštrosích paleognátů vypadají. Předchozí analýzy (Chojnowski et al. 2008; Hackett et al. 2008) tinamy shodně odkryly coby sesterskou skupinu australasijských běžců (kiviové + kasuárovití), a zatímco Harshmanovi a spol. některé z dílčích analýz vyhazovaly stejný vztah, jiné podporovaly spíše sesterský vztah tinam a nanduů (viz níže).
Phillips et al. (2010) obdivuhodně důkladně přezkoumali fylogenetický potenciál mitochondriálních dat. Nejprve zohlednili rozdíly mezi sekvencemi kódujícími RNA a mezi sekvencemi kódujícími proteiny, pak rozdělili ty první do oddílů odpovídajících stonkům (stems) a smyčkám (loops) a ty druhé podle kodonových pozic, přičemž pro třetí pozici, v níž je rychlost substituce (a tedy i eroze fylogenetického signálu) největší, využili RY-kódování, díky němuž se pro analýzu stanou viditelné pouze vzácnější transverze (přechody z purinu na pyrimidin a naopak). Každý oddíl dostal samostatný substituční model vybraný Akaikeho informačním kritériem (AIC) a s ním i samostatnou sadu délek větví. Autoři nezapomněli ani otestovat, jak dobře si toto dělení dat vede oproti rozdělením alternativním (třeba jeden model pro každý gen), a zjistili, že jej favorizuje AIC i Bayesův faktor*. Všechna tato fylogenetická magie nakonec opět ukázala pštrosy jako sesterskou skupinu všech ostatních paleognátů, ačkoli ne se zvlášť silnou podporou. Druzí nejbazálnější byli nanduové, zatímco tinamy tvořily mimořádně silně podložený klad s ptáky moa (bootstrap 99%), od nichž už také známe kompletní mtDNA. Klad složený z moa a tinam byl pak sesterským taxonem australasijských běžců tak jako v Hackett et al. (2008); tento výsledek ale opět nebyl příliš robustní vůči bootstrapu. Po odstranění tinam z analýzy však žádný z těchto uzlů nezmizel a podpora jim naopak povyrostla – což ukazuje, že dlouhá větev tinam měla na analýzu rušivý vliv, ale ne dost rušivý na to, aby zkreslila výsledky.
*Bayesův faktor je dalším nástrojem pro volbu modelů a představuje alternativu k tradičním informačním kritériím typu AIC. Ta jsou založena na vzorečku, který porovnává pravděpodobnost dat vzhledem k testovanému modelu s počtem parametrů tohoto modelu. Bayesův faktor je prostý poměr marginálních věrohodností (marginal likelihoods) dvou modelů – parametry modelu "vyintegruje" (marginalizuje). Výsledné číslo není nejvyšší věrohodnost, jaké se dá s modelem dosáhnout, ale průměr přes různé hodnoty jeho parametrů, vážený podle priorního rozdělení těchto parametrů. Lze ukázat, že takový přístup přebytečné parametry penalizuje automaticky. Bayesovský fylogenetik Paul O. Lewis to nádherně předvádí na obrazcích a krychličkách.
Phillips et al. (2010) nemohli – jak zdůrazňuje nedávná revize ptáků moa (Worthy & Scofield 2012), která se pokoušela jejich hypotézu o sesterském vztahu moa a tinam otestovat morfologickými daty* – zavrhnout ani několik alternativních topologií, v nichž na bázi paleognátů stáli buďto nanduové, klad (nanduové + pštrosi) nebo klad (moa + tinamy). Pštrosa jako nejbazálnějšího paleognáta ale podporují i jaderná data, takže důvěra v tento výsledek je tedy celkem na místě, a autoři se rozhodli prozkoumat i jeho biogeografické důsledky. Tam, kde Harshman a spol. navrhli pouze odpočinout si od spekulací o rozpadu Gondwany, použili Phillips et al. (2010) molekulární hodiny k dataci jednotlivých divergencí. Jejich kalibrační body byly (tak jako celá studie) mimořádně důkladně promyšleny: základem bylo 5 konzervativních externích kalibrací. Interní kalibrace (používající taxon Emuarius pro divergenci emu/kasuár a Diogenornis pro divergenci nanduů od zbytku paleognátů) byly vyzkoušeny, ale analýza se na ně nespoléhala, protože řazení emuára (trochu o něm zde) se zakládá na spekulacích o tom, v čem jsou kasuár a emu pleziomorfičtí, zatímco postavení diogenornise v rámci nanduovitých autoři označili za nejisté – a dobře dělali; nedlouho po publikaci jejich práce ho Alvarenga (2010) na ornitologickém kongresu navrhl přeřadit do kmenové linie kasuárovitých. Ukázalo se, že divergence mezi paleognáty jsou příliš mladé, než aby mohly být vysvětleny rozpadem Gondwany. Pštrosi se např. měli od zbytku paleognátů oddělit před 83 (externí kalibrace) nebo 78 (externí i interní kalibrace) miliony let a podle nejvyššího přijatelného odhadu pak před 103 miliony let, zatímco Afrika se od zbytku Gondwany odtrhla už asi před 110 miliony let. Divergence pštrosů je vlastně jediná, která proběhla ještě před rozpadem jižní Gondwany (tj. Nový Zéland, Antarktida, Austrálie), jímž se obvykle složitě vysvětlují propletené biogeografické historie kiviů, kasuárovitých a ptáků moa – podle Phillipse a spol. však v této době ještě žádný z těchto taxonů neexistoval.
*Skutečně jen "pokoušela". Autoři si po úspornostní analýze pomocí tzv. "backbone constraint" vynutili klad zahrnující moa a tinamy, který nesměl zahrnovat kivie, kasuára, sloní ptáky ani jeden taxon nandua. Poněkud překvapivé potom je, že analýza s předem omezenou topologií "failed to unite tinamous and moa as a clade" (Worthy & Scofield 2012:107). I na stromu vzešlém z omezené analýzy byli "běžci" nadále monofyletičtí a moa měli ke sloním ptákům, kiviům i nanduům blíž než k tinamám.
Pštrosi tak zřejmě nejsou v Africe původní: dost možná přešli z původní domoviny paleognátů kdesi v Jižní Americe přes pevninský most v oblasti dnešních Antil do Laurasie, odkud do Afriky pronikli až při eurasijsko-africké faunální výměně na přelomu oligocénu a miocénu. Dávalo by to smysl, neboť až do miocénu není v Africe po pštrosech (ani žádných jiných "běžcích") ani stopy. Phillips et al. (2010) si navíc neodpustili ještě jednu analýzu, a to rozbor ancestrálních oblastí výskytu pro jednotlivé uzly paleognátního stromu. V ní byly spočteny pravděpodobnosti s jakou ten který klad vznikl 1) v Africe, jižní Gondwaně, nebo na severní polokouli (pro paleognáty a klad nepštrosích paleognátů), 2) v Jižní Americe, Austrálii, nebo na Novém Zélandu (pro všechny další podskupiny). Autoři vzali v úvahu nejen diogenornisy, ale i "evropského pštrosa" paleotida (Houde & Haubold 1987) a směsku létavých paleognátů litornitidů. Výsledky byly tristní. Klad nepštrosích paleognátů sice vznikl v jižní Gondwaně (a nejspíše na území Jižní Ameriky), ale u paleognátů jako celku už situace tak jistá není a nelze vyloučit, že ikonická "gondwanská" skupina vznikla na severní polokouli, tj. zcela mimo Gondwanu. Maximální věrohodnost tomuto scénaři přiřazuje pravděpodobnost 0,18 a parsimonie jej dokonce preferuje.
Hypotézy o non-monofylií "běžců". (A) Cracraft et al. 2004 – tinamy ponořeny neobvykle hluboko mezi "běžce". (B) Projekt Early Bird. Strom vlevo podpořili Harshman et al. 2008 (20 lokusů, 24 kilobází) s parsimonií a věrohodností s RY-kódováním, strom vpravo pak vyšel Harshmanovi et al. (2008) v bayesovské a normálně kódované věrohodnostní analýze, Hackett et al. 2008 (19 lokusů, 18 totožných, 32 kilobází) a Chojnowski et al. 2008 (2 lokusy, oba shodné s Harshmanem a spol., 3,5 kilobází). (C) Grellet-Tinner 2006 – vejce a vaječná skořápka. Vlevo původní strom, který sice vykazuje non-monofylii "běžců", ale kořen má v neobvyklém místě. Uprostřed tentýž strom "odkořeněný" a s dvěma možnými pozicemi kořene – jednak tou původní, jednak tou mezi pštrosy a zbytkem paleognátů. Vpravo tentýž strom zakořeněný podle druhé varianty. (D) Phillips et a. 2010 (kompletní mtDNA, 14 kilobází). Dataset zahrnoval i ptáky moa a dokonce i krátký úsek (880 bází) od sloních ptáků. Moa se jednoznačně připojili k tinamám a pozice obou skupin dohromady se shodovala s výsledky Hackett et al. (2008), sloní ptáci se zdáli být nejblíže příbuzní kiviům*, avšak nešlo zamítnout ani 4 pozice alternativní (viz stromek). (E) Morfologie: Johnston 2011. Vlevo konsenzus nejúspornějších stromů založených na 47 primárních znacích. Přidání 38 dalších znaků (viz níže) mnoho nezměnilo, pouze seskupilo dohromady moa a kivie. Vpravo většinový konsenzus z 1000 bootstrapových pseudoreplikátů. Větší kompatibilita s výsledky molekulárních studií je vykoupena ztrátou rozlišení. Vytvořeno s nástrojem PhyloPainter (© 2010 Mike Keesey | namesonnodes.org/phylopainter) a s MS Paint, za což se co nejpokorněji omlouvám.
*Příjemně mě překvapilo, když jsem se z vynikajícího článku Mateje Dolinaye dozvěděl, že těchto pár stovek bází není jediným důkazem, který pro případnou bizarní skupinu složenou z miniaturních kiviů a půltunových epyornitidních obrů máme – oba taxony sdílejí podobné proporce kosti kyčelní. Matejův článek ale současně uvádí i podobnosti sloních ptáků a kasuárovitých, což je další vztah, který na základě mtDNA nelze zamítnout.
Zachránit lákavý scénář paleognátů opouštějící své bratrance na vorech v podobě postupně se odlamujících kontinentů zkusili po Phillipsovi a spol. Johnston (2011) a Allentoft & Rawlence (2011). Johnston vzal data shromážděná Bockem, Bühlerem, Elżanowskim a Grellet-Tinnerem a (na rozdíl od prvních tří) je zahrnul do numerické fylogenetické analýzy. Navíc popsal jazylkový aparát i od těch paleognátů, u nichž příslušná data dosud chyběla, a přidal znaky z prstů na křídlech. Pravda, to vše stále dalo dohromady jen směšných 47 znaků, takže Johnston tento "core dataset" zkusil doplnit osteologickými a myologickými znaky převzatými z několika předchozích studií (čímž se počet znaků vyšplhal na závratných 85). Malý dataset by ještě nebyl žádnou katastrofou – existují i studie, které je v případě morfologických znaků přímo doporučují (Scotland et al. 2003). Horší je Johnstonova metodologie, jíž jsem na blogu pomlouval opakovaně. Autor apriorně rozhodoval, který znakový stav je primitivní a který odvozený, přičemž sám uznal, že takový postup je v dnešní době neobvyklý. Poskytl sice aspoň explicitní a ozdrojovaný seznam předpokladů, které při výběru primitivních stavů použil, ale zde je problematická spíš celá filozofie takového postupu. Proč strom prostě nezakořenit nějakým neognátem? Ten by měl k paleognátům blíž než všechny komponenty Johnstonovy "teoretické outgroup" (Archaeopteryx, bazální maniraptoři, hatérie) a kódovat by jej šlo na všechny znaky současně. No, protože neognáti vykazují skoro v každém znaku stejný stav jako tinamy, a tak "cannot be assumed to place the root in a correct ancestral position" (Johnston 2011:962). Když ale předem víme, jaká pozice kořene je "correct", proč vůbec něco analyzovat?
Johnstonovi nakonec skutečně vyšlo cosi dost podobného molekulárním fylogenezím, několik rozdílů zde ale bylo. Vztah mezi nanduy (N), tinamami (T) a australasijskými běžci (A) byl odkryt jako (T, (N, A)), což neodpovídá ani jedné z alternativ předložených Harshmanem a spol., tedy buď (N, (T, A)) nebo ((N, T), A). Ptáci moa byli odkryti buď jako sesterská skupina kiviů (85 znaků), nebo v polytomii s kivii a kasuárovitými (47 znaků), což v obou případech odporuje jednomu z nejpevnějších výsledků Phillipse a spol. Sloní ptáci se neukázali vedle kiviů, ale v polytomii s pštrosy a všemi ostatními paleognáty, což Johnstonovi umožnilo vysvětlovat biogeografii paleognátů striktní vikariancí: pokud se madagaskarští sloní ptáci oddělili od zbytku paleognátů jako první (čemuž výše zmíněná polytomie neodporuje), pěkně to sedí s faktem, že z Gondwany se ze všeho nejdřív odštěpil Indo-Madagaskar. Na rozdíl od Phillipse a spol. také u Johnstona novozélandští paleognáti (moa a kiviové) tvoří výlučný klad. To vše ale vyžaduje, aby se společný předek paleognátů v Gondwaně vyskytoval už před 110 miliony let: tehdy nejpozději došlo k separaci Indo-Madagaskaru. To je extrémně spekulativní ze dvou důvodů. Zaprvé, nejstarší fosilní paleognáti jsou známí ze souvrství Hornerstown (Phillips et al. 2010), spadajícího buď do nejpozdnější křídy, nebo nejranějšího paleocénu, tj. do doby asi před 66 miliony let. Johnstonova datace tak vyžaduje 44 milionů let evoluce, která je ve fosilním záznamu naprosto neviditelná – a to jen proto, aby bylo učiněno za dost předpokladu vikariance. Podle Johnstona se navíc paleognáti začali diverzifikovat dříve, než podle dnešního konsenzu vůbec vznikli moderní ptáci jako celek (Brown & van Tuinen 2011; Lindow 2011).
Podstatně skromnější návrh přednesli Allentoft & Rawlence (2011). Podle nich je možné, že vikariance stála za novozélandským výskytem kiviů a ptáků moa: předci obou skupin sem nemuseli doletět z Antarktidy a Jižní Ameriky, což je jediná možnost, kterou spatřovali Phillips et al. (2010). Své tvrzení zakládají na nedávných počítačových modelech geologických dat, podle nějž sice odtrhávání Nového Zélandu skutečně začlo už před nějakými 85 miliony let, ale na severu nebylo plně hotovo až do doby před 60 nebo 55 miliony let. Protože moa od tinam i kiviové od kasuárovitých se podle Phillipse a spol. oddělili právě před 60 miliony let, není vyloučeno, že předci moa a kiviů ztratili let velice brzy po separaci od svých sesterských taxonů a stihli přejít suchou nohou na Nový Zéland, než jej od Austrálie definitivně odtrhlo Tasmanovo moře. Alespoň pro kivie je taková hypotéza pravděpodobná: parsimonie velí předpokládat, že poslední společný předek kiviů a kasuárovitých už létat neuměl.
3. Acknowledgments
Děkuji Nicolási Diezovi a Janu Zrzavému za to, že mi umožnili přístup k fulltextu některých zde shrnutých studií – a Nicolási Diezovi dále za to, že jsem se o některých z nich v první řadě vůbec dozvěděl.
Zdroje:
- http://scienceblogs.com/tetrapodzoology/2009/02/14/yes-it-was-a-kiwi/
- http://www.whoi.edu/fileserver.do?id=13263&pt=2&p=13354
- http://evolutionaryvertebratezoology.blogspot.com/.../evolucni-specialisti-na-planete.html
- Allentoft ME, Rawlence NJ 2011 Moa’s Ark or volant ghosts of Gondwana? Insights from nineteen years of ancient DNA research on the extinct moa (Aves: Dinornithiformes) of New Zealand. Ann Anat 194: 36–51
- Alvarenga H 2010 Diogenornis fragilis Alvarenga, 1985, restudied: a South American ratite closely related to Casuariidae. 146 in Miyaki CY, Höfling E, Donatelli RJ, eds. Abstracts XXV Int Orn Congr (Campos de Jordão 2010): recurso eletrônico. Campos do Jordão: IOC
- Barsbold R 1983 [Carnivorous dinosaurs from the Cretaceous of Mongolia.] Trudy Sovm Sov-Mong Paleontol Eksped 19: 5–119 [in Russian – transl. by Siskron C, Welles SP]
- Baumel JJ, Gerchman L 1968 The avian intercarotid anastomosis and its homologue in other vertebrates. Amer J Anat 122: 1–18
- Beddard FE 1898 The structure and classification of birds. London: Longmans, Green. 548 p
- Beddard FE 1910 On the alimentary tract of certain birds and on the mesenteric relations of the intestinal loops. Proc Zool Soc Lond 1910: 47–93
- Bock WJ 1963 The cranial evidence for ratite affinities. 39–54 in Sibley CG, Hickey JJ, Hickey MB, eds. Proc XIII Int Orn Congr (Ithaca 1962). Baton Rouge, LA: American Ornithologists' Union
- Bock WJ 2003 Ecological aspects of the evolutionary processes. Zoolog Sci 20(3): 279–89
- Bock WJ, Bühler P 1990 The evolution and biogeographical history of the palaeognathous birds. 31–6 in van den Elzen R, Schuchmann K-L, Schmidt-Koenig K, eds. Current Topics in Avian Biology: Proceedings of the International Centennial Meeting of the Deutsche Ornithologen-Gesellschaft (Bonn 1988). Bonn: Verlag der Deutschen Ornithologen-Gesellschaft
- Bourdon E, de Ricqles A, Cubo J 2009 A new Transantarctic relationship: morphological evidence for a Rheidae-Dromaiidae-Casuariidae clade (Aves, Palaeognathae, Ratitae). Zool J Linn Soc 156(3): 641–63
- Brown JW, van Tuinen M 2011 Evolving perceptions on the antiquity of the modern avian tree. 306–24 in Dyke GJ, Kaiser G, eds. Living Dinosaurs: The Evolutionary History of Modern Birds. London: John Wiley and Sons
- Chiappe LM 2002 Osteology of the flightless Patagopteryx deferrariisi from the Late Cretaceous of Patagonia (Argentina). 281–316 in Chiappe LM, Witmer LM, eds. Mesozoic Birds: Above the Heads of Dinosaurs. Berkeley, CA: Univ of California Press
- Chojnowski JL, Kimball RT, Braun EL 2008 Introns outperform exons in analyses of basal avian phylogeny using clathrin heavy chain genes. Gene 410: 89–96
- Clark HL 1901 The classification of birds. Auk 18: 370–81
- Clarke JA , Norell MA , Dashzeveg D 2005 New avian remains from the Eocene of Mongolia and the phylogenetic position of the Eogruidae (Aves, Gruoidea). Am Mus Novit 3494: 1–17
- Cooper A, Lalueza-Fox C, Anderson S, Rambaut A, Austin J, Ward R 2001 Complete mitochondrial genome sequences of two extinct moas clarify ratite evolution. Nature 409(6821): 704–7
- Cooper A, Mourer-Chauviré C, Chambers GK, von Haeseler A, Wilson AC, Pääbo S 1992 Independent origins of New Zealand moas and kiwis. Proc Natl Acad Sci USA 89(18): 874 l–4
- Cracraft J 1973 Continental drift, paleoclimatology, and the evolution and biogeography of birds. J Zool 169(4): 455–545
- Cracraft J 1974 Phylogeny and evolution of the ratite birds. Ibis 116(4): 494–521
- Cracraft J, Barker FK, Braun M, Harshman J, Dyke GJ, Feinstein J, Stanley S, Cibois A, Schikler P, Beresford P, García-Moreno J, Sorenson MD, Yuri T, Mindell DP 2004 Phylogenetic relationships among modern birds (Neornithes): toward an avian tree of life. 468–89 in Cracraft J, Donoghue M, eds. Assembling the Tree of Life. New York: Oxford Univ Press
- de Beer GR 1956 The evolution of ratites. Bull Br Mus (Nat Hist) 4: 57–70.
- Elżanowski A 1995 Cretaceous birds and avian phylogeny. Cou Forsch-Inst Senck 181: 37–53
- Erickson GM, Rauhut OWM, Zhou Z, Turner AH, Inouye BD, Hu D-Y, Norell MA 2009 Was dinosaurian physiology inherited by birds? Reconciling slow growth in Archaeopteryx. PLoS ONE 4(10): e7390
- Friant M 1968 Sur les ceintures des membres des Oiseaux. Acta Anat 69: 262–73
- Fürbringer M 1888 Untersuchungen zur Morphologie und Systematik der Vögel, zugleich ein Beitrag zur Anatomie der Stütz- und Bewegungsorgane, Volumes 1–2. Amsterdam: Von Holkema. 1751 p
- Gadow H 1893 Vögel. II.—Systematischer Theil. 1–1008 in Bronn HG, ed. Klassen und Ordnungen des Thier-Reichs, vol. 6(4). Leipzig: CF Winter'sche Vertagshandlung
- García-Moreno J, Mindell DP 2000 Rooting a phylogeny with homologous genes on opposite sex chromosomes (gametologs): A case study using avian CHD. Mol Biol Evol 17(12): 1826–32
- Garrod AH 1874 On certain muscles of the thigh of birds and on their value in classification. Part II. Proc Zool Soc Lond 1874: 111–23
- Gill F 2007 Ornithology, 3rd edition. New York: WH Freeman & Co. 758 p
- Glutz von Blotzheim U 1958 Zur Morphologie und Ontogenese von Schultergürtel, Sternum und Becken von Struthio, Rhea, und Dromiceius. Rev Suisse Zool 65(3): 609–772
- Glutz von Blotzheim U 1960 Zur Morphologie und Ontogenese von Schultergürtel, Sternum und Becken von Struthio, Rhea, und Dromiceius. Ein Beitrag zur Phylogenese der Ratiten. 240–51 in Bergman G, Donner KO, von Haartman L, eds. Proc XII Int Orn Congr (Helsinki 1958) Part I. Helsinki: Tilgmannin Kirjapaino
- Grellet-Tinner G 2006 Phylogenetic interpretation of eggs and eggshells: implications for phylogeny of Palaeognathae. Alcheringa 30(1): 141–82
- Groth JG, Barrowclough GF 1999 Basal divergences in birds and the phylogenetic utility of the nuclear RAG-1 gene. Mol Phylogenet Evol 12(2): 115–23
- Gysels H 1970 Some ideas about the phylogenetic relationships of the Tinamiformes, based on protein characters. Acta Zool Pathol Antverp 50: 3–13
- Hackett SJ, Kimball RT, Reddy S, Bowie RC, Braun EL, Braun MJ, Chojnowski JL, Cox WA, Han K, Harshman J, Huddleston CJ, Marks BD, Miglia KJ, Moore WS, Sheldon FH, Steadman DW, Witt CC, Yuri T 2008 A phylogenomic study of birds reveals their evolutionary history. Science 320(5884): 1763–8
- Haddrath O, Baker AJ 2001 Complete mitochondrial DNA genome sequences of extinct birds: ratite phylogenetics and the vicariance biogeography hypothesis. Proc R Soc Lond B 268(1470): 939–45
- Harshman J, Braun EL, Braun MJ, Hackett SJ, Han K-J, Huddleston CJ, Kimball RT, Marks BD, Miglia KJ, Moore WS, Reddy S, Sheldon FH, Steadman D, Yuri T, Witt CC 2006 Early Bird, an international collaboration in deep molecular phylogenetics of birds: can four million bases resolve the tree? J Ornithol 147(Suppl. 1): 42
- Harshman J, Braun EL, Braun MJ, Huddleston CJ, Bowie RCK, Chojnwoski JL, Hackett SJ, Han K-L, Kimball RT, Marks BD, Miglia KJ, Moore WS, Reddy S, Sheldon FH, Steadman DW, Steppan SJ, Witt CC, Yuri T 2008 Phylogenomic evidence for multiple losses of flight in ratite birds. Proc Natl Acad Sci USA 105(36): 13462–7
- Ho CY-K, Prager EM, Wilson AC, Osuga DT, Feeney RE 1976 Penguin evolution: Protein comparisons demonstrate phylogenetic relationships to flying birds. J Mol Evol 8: 271–82
- Holmgren N 1955 Studies on the phylogeny of birds. Acta Zool (Stockholm) 36: 243–328
- Houde P 1988 Palaeognathous birds from the early Tertiary of the Northern Hemisphere. Publ Nuttall Ornithol Club 22: i–vii, 1–148
- Houde P, Haubold H 1987 Palaeotis weigelti restudies: a small Eocene ostrich (Aves: Struthionifomes). Palaeovertebr 17: 27–42
- Huxley TH 1867 On the classification of birds; and on the taxonomic value of the modifications of certain of the cranial bones observable in that class. Proc Zool Soc Lond 1867: 415–72
- Johnston P 2011 New morphological evidence supports congruent phylogenies and Gondwana vicariance for palaeognathous birds. Zool J Linn Soc 163(3): 959–82
- Lindow BEK 2011 Bird evolution across the K–Pg boundary and the basal neornithine diversification. 338–54 in Dyke GJ, Kaiser G, eds. Living Dinosaurs: The Evolutionary History of Modern Birds. London: John Wiley and Sons
- Lowe PR 1935 On the relationship of the Struthiones to the dinosaurs and to the rest of the avian class, with special reference to the position of Archaeopteryx. Ibis 77: 398—432
- Mayr E, Amadon D 1951 A classification of recent birds. Am Mus Novit 1496: 1–42
- McDowell S 1948 The bony palate of birds. Part 1. The Palaeognathae. Auk 65: 520–49
- McFarlane RW 1971 The ultrastructure and phylogenetic significance of avian spermatozoa. Univ of Florida: Unpubl. PhD thesis
- Meise W 1963 Verhalten der straussartigen Vögel und Monophylie der Ratitae. 115–25 in Sibley CG, Hickey JJ, Hickey MB, eds. Proc XIII Int Orn Congr (Ithaca 1962). Baton Rouge, LA: American Ornithologists' Union
- Miller HT, Feeney RE 1964 Immunochemical relationships of proteins of avian egg whites. Arch Biochem Biophys 108: 117–24
- Mindell DP, Honeycutt RL 1989 Variability in transcribed regions of ribosomal DNA and early divergences in birds. Auk 106(4): 539–48
- Mivart SG 1877 On the axial skeleton of the Struthionidae. Trans Zool Soc Lond 10: 1–52
- Oliver WRB 1945 Avian evolution in New Zealand and Australia. Emu 45: 55–77, 119–52
- Olson SL 1985 The fossil record of birds. 79–238 in Farner DS, King JR, Parkes KC, eds. Avian Biology, Vol. 8. New York: Acad Press
- Osuga DT, Feeney RE 1968 Biochemistry of the egg-white proteins of the ratite group. Arch Biochem Biophys 124: 560–74
- Owen R 1866 Birds and mammals. On the anatomy of vertebrates, vol. 2. London: Longmans, Green. 592 p
- Parker JJ 1895 On the cranial osteology, classification, and phylogeny of the Dinornithidae. Trans Zool Soc Lond 13: 373–431
- Parker WK 1864 On the osteology of Gallinaceous birds and Tinamous. Trans Zool Soc Lond 5: 149–241
- Parkes KC, Clark GA 1966 An additional character linking ratites and tinamous and an interpretation of their monophyly. Condor 68(5): 459
- Paton T, Haddrath O, Baker AJ 2002 Complete mitochondrial DNA genome sequences show that modern birds are not descended from transitional shorebirds. Proc R Soc Lond B 269(1493): 839–46
- Phillips MJ, Gibb GC, Crimp EA, Penny D 2010 Tinamous and moa flock together: mitochondrial genome sequence analysis reveals independent losses of flight among ratites. Syst Biol 59(1): 90–107
- Prager EM, Wilson AC 1980 Phylogenetic relationships and rates of evolution in birds. 1209–14 in Nöhring R, ed. Proc XVII Int Orn Congr (Berlin 1978) Part 2. Berlin: Deutschen Ornithologen-Gesellschaft
- Prager EM, Wilson AC, Osuga DT, Feeney RE 1976 Evolution of flightless land birds on southern continents: transferrin comparison shows monophyletic origin of ratites. J Mol Evol 8: 283–94
- Pycraft WP 1900 On the morphology and phylogeny of the Palaeognathae (Ratitae and Crypturi) and Neognathae (Carinatae). Trans Zool Soc Lond 15: 149–290
- Scotland RW, Olmstead RG, Bennett JR 2003 Phylogeny reconstruction: the role of morphology. Syst Biol 52(4): 539–48
- Seebohm H 1888 An attempt to diagnose the suborders of the great Gallino-Gralline group of birds by the aid of osteological characters alone. Ibis 30: 415–35
- Sibley CG 1960 The electrophoretic patterns of avian egg-white proteins as taxonomic characters. Ibis 102: 215–84
- Sibley CG, Ahlquist JE 1972 A comparative study of egg-white proteins of non-passerine birds. Bull Peabody Mus Nat Hist 39: 1–276
- Sibley CG, Ahlquist JE 1981 The phylogeny and relationships of the ratite birds as indicated by DNA-DNA hybridization. 301–35 in Scudder GGE, Reveal JJ, eds. Evolution Today: Proc II Int Congr Syst Evol Biol. Pittsburgh, PA: Hunt Inst Botan Document, Carnegie-Mellon Univ
- Sibley CG, Ahlquist JE 1985 The relationships of some groups of African birds, based on the genetic material, DNA. 115–61 in Schuchmann K-L, ed. Proc Int Symp African Verts. Bonn: Zool Forsch-Inst and Mus A Koenig
- Sibley CG, Ahlquist JE 1990 Phylogeny and classification of birds: a study in molecular evolution. New Haven: Yale Univ Press
- Sibley CG, Ahlquist JE, Monroe BL Jr 1988 A classification of the living birds of the world based on DNA–DNA hybridization studies. Auk 105(3): 409–23
- Sibley CG, Frelin C 1972 The egg white protein evidence for ratite affinities. Ibis 114: 377–87
- Stapel SO, Leunissen JAM, Versteeg M, Wattel J, de Jong WW 1984 Ratites as oldest offshoot of avian stem—evidence from α-crystallin A sequences. Nature 311(5983): 257–9
- Stejneger L 1885 Birds. In Kingsley JS, ed. The standard natural history, vol. 4. Boston: Cassino & Co. 558 p
- Stresemann E 1927—34 Sauropsida: Aves. xi + 899 p in Kükenthal W, Krumbach T, eds. Handbuch der Zoologie 7, Halfte II. Berlin: W. de Gruyter
- Varricchio DJ, Moore JR, Erickson GM, Norell MA, Jackson DF, Borkowski JJ 2008 Avian paternal care had dinosaur origin. Science 322(5909): 1826–8
- Verheyen R 1960 Les tinamous dans les systèmes ornithologiques. Bull Inst Roy Sci Nat Belgique 36(1): 1–11
- Verheyen R 1961 A new classification for the non-passerine birds of the world. Bull Inst Roy Sci Nat Belgique 37(27): 1–37
- Wetmore A 1930 A classification for the birds of the world. Smithsonian Misc Coll 139: 1–37
- Worthy TH, Scofield RP 2012 Twenty-first century advances in knowledge of the biology of moa (Aves: Dinornithiformes): a new morphological analysis and moa diagnoses revised. New Zealand J Zool 39(2): 87–153
