Teadlased avastavad haruldase linnu, mis on kolme erineva liigi hübriid

Teadlaste detektiivitööd on näidanud, et Pennsylvania kodaniku teadlase poolt leitud ainulaadne laululind on hübriidse vobleri ema ja vobleri isa järeltulija täiesti teisest perekonnast - kombinatsioon, mida pole kunagi varem salvestatud ja mille tulemuseks oli ainulaadne kolme liigi hübriid lind

autor Forbesi teadlane Grrl | @GrrlScientist

See tükk oli Forbesi toimetaja valik.

Isane Burketi vikerkaar, esimene omalaadne kolmeliigiline hübriid. Tema ema oli Brewsteri (hübriidne) võilill Vermivora chrysoptera X Vermivora cyanoptera ja tema isa oli kastanipoolne pärlmutter Setophaga pensylvanica.
(Krediit: Lowell Burket)

"See on äärmiselt haruldane," selgitas ornitoloog David Toews (hääldatakse "tays"), ornitoloogia Cornelli labori järeldoktor ja hiljutise uurimuse juhtiv autor suurejoonelise, kunagi varem nähtud lindude hübriidi võimalike päritolu kohta.

Ainulaadset lindu märkas esmakordselt ja pildistas Birderis Pennsylvanias Pittsburghis elav ja töötav Birder ja kodanikeadlane Lowell Burket.

"Rändeperioodidel ja juhuslikult kogu suve sõidan kahetunnise autosõidu kaugusel oma pere talumajapidamisse, mis hõlmab paarsada aakrit metsa," selgitas hr Burket meilisõnumis. „Mul on kogu elu olnud huvi loodusfotograafia vastu, kuid ma ei teinud selle vastu midagi enne 2000. aastate keskpaika, sest mul polnud tegelikult aega. Umbes 9–10 aastat tagasi märkasin ühel hobuserajal väikesest kastmisaugust välja lendamas värvilisi linde. Märkasin neid hiljem sel suvel samal kastmisalal uuesti ja otsustasin vaadata, kas ma saan neist värvilistest lindudest kaadrit. ”

"Minu pildid olid üürikesed, kuna linnud olid nii pisikesed," märkis hr Burket jõhkralt. "[S] o Tegin mõned uuringud parimate viiside kohta, kuidas saada looduses korralikke lindude linde ja ostsin algtasemelt profikaamera ja suumobjektiivi."

Nagu näete, paranes tema lindude fotode kvaliteet dramaatiliselt.

Mees Burketi vutlaril on kaela mõlemal küljel kaks sümmeetriliselt asetatud, ehkki nõrka, rufus-täpp.
(Krediit: Lowell Burket.)

“Selle aasta 7. mail tegin kogu pärastlõunal linnulennul pixi ja videoid ning hübriid ilmus kaks korda umbes 20 sekundi jooksul. Ma arvasin, et see on Brewsteri vapsik ja mulle paistis see silma, kuna ma polnud kunagi varem kevadisel rändel Brewsterit näinud. "

Brewsteri vikerkaar sai oma nime 1874. aastal pärast seda, kui seda kirjeldas William Brewster, kes avastas selle Massachusettsis. Kui algselt arvati, et see on uus liik, sai lind teaduslikuks nimeks Vermivora leucobronchialis, kuid nüüd on Brewsteri vöötohatis teadaolevalt hübriid siniste ja kuldtiivaliste vikerkaarte vahel; Vermivora tsüanoptera X Vermivora krüsoptera. Brewsteri vöötohatistel on tüüpiliselt geneetiliselt domineerivad sulestikud ja mustrid - näiteks must silm läbi silma ja selgelt eristuvad tiibvardad pärinevad sinises tiivulistest vöötohatistest, samas kui kreemikad kollased alaosad ja kollased tiivavardad pärinevad kuldtiibadega vöötohatiselt.

"Kui ma hiljem sel õhtul oma pilte uurisin, märkasin, et sellel puudub must silmarõik ja kollane rinnavärv, mis on Brewsteri omadele omane," jätkas hr Burket. Lisaks märkis ta, et sellel salapärasel linnul oli kaela mõlemal küljel nõrk, kuid selgelt omapärane punakaspruun laik. Kas see oli mustus? Kuivatatud veri? Või oli see linnu enda sulgede värvus?

Meeste Burketi vutlar näitab selgelt oma valget supercilium- ja helehalli halli maski, mida on näha Brewsteri vutlaris, mis on tema kuldtiibade vikerkaare vanema domineeriv sulestik.
(Krediit: Lowell Burket.)

"Seejärel uurisin lindu tahavaatepildilt ja võisin näha valget superciliumit [kulmukarva] ja nõrka halli maski, mis oli tüüpiline kuldtiivalisele [karusmarjale], nii et otsustasin, et see peab olema Brewsteri oma," ütles hr Burket jätkas. "[B] ut, kust tulid ebaviisakad kohad?"

Ainsad võrevärviliste kaelamärgistega vöötmeliigid on kastanipoolsed vutlarid.

Täiskasvanud isane kastanipoolne pärlmutter Setophaga pensylvanica, kes laulab Lowell Burketi metsaaluses metsas. Kas see liik võiks olla üks müsteeriumide müüjate vanematest?
(Krediit: Lowell Burket.)

"Ma otsustasin, et mul on vaja seda lauldes näha, et näha, millist laulu see laulis."

Song on üks paljudest "diagnostilistest näpunäidetest", mida teised laululinnud - ja linnud! - tugineda üksikute liikide tuvastamisele. Iga liik laulab oma eripärase laulu, mille abil emane leiab õige liigi paarilise. Mõlemast soost pesitsused õpivad oma liigi laule kuulates oma isasid ja sama liigi läheduses asuvaid isaseid, kui nad on veel pesas. Seega peaks selle salapärase linnu laul olema diagnostiline, millise liigi tema isa oli.

Mees Burketi laulja demonstreerib maailmale oma laulmisoskust.
(Krediit: Lowell Burket.)

Mõni nädal hiljem sai hr Burket oma soovi: ta tegi kahel järjestikusel päeval video müsteeriumilinnust. Heli oli piisavalt kvaliteetne, et ta saaks liiglaulu tuvastada. Ta leidis, et mõistatuslind oli tõepoolest kastanipoolega laulja laul.

Kas see müsteeriumilind võib olla hübriid Brewsteri vöötohatise ema ja kastanipoolse vöötja isaga? Kas ta on seda lindu ema eelmisel suvel linnukeses tegelikult pildistanud? Hr Burket vaatas üle oma linnufotod eelmisest aastast ja märkas emase Brewsteri vöötohatist. Ta teadis ka, et kastanipoolsed võõrleivad sigivad tema kinnistul metsas, nii et… kas võib olla võimalik, et see oli kunagi varem nähtud looduslikult esinev „kolmekordne hübriid“ Brewsteri vilepuhuja ema ja kastanipoolse vöötja isa vahel ? See tundus kindlasti kaugelt tulnud idee: kuigi Brewsteri võõrkehad on ise hübriidid, on need kahe lähedaste liikide vahel hübriidid, mis asuvad täiesti erinevas perekonnas kui kaugemalt suguluses olev kastanipoolne võõrliik. Kuid need kummalised laigud kaelas, tumeda silmaribu puudumine ja laul - see tähelepanuväärne diagnostiline laul! - olid kaalukad.

"Ma googeldasin" hübriidrohtu "ega leidnud selle kombinatsiooni kohta midagi ja otsustasin eksperdi arvamuse saamiseks pöörduda ornitoloogialabori labeli labori poole," täpsustas hr Burket. Ta saatis mõned fotod ja video müsteeriumist linnust "Lab of O" -le ja ootas pikisilmi vastust.

"Püüdsin muuta e-posti mõnevõrra intellektuaalseks, nii et nad ei arvaks, et ma olen crackpot," meenutas hr Burket. "Fotode ja video omamine aitas."

Tagasi O laboris oli dr Toews sellest nähtudest huvitatud. Nädal hiljem sõitis ta 4 tundi Cornellist hr Burketiga kohtuma ja järgmisel hommikul rajasid nad uduvõrgu samasse piirkonda, kus salapärane lind oli korduvalt laulnud. Tänu hr Burketi lähedastele teadmistele selle linnu harjumustest kulus selle püüdmiseks vaid 4 minutit.

Isane Burketi käputäis, kunagi varem registreerimata kolmikhübriidlind, püüti kinni ja paelus 28. juunil 2018 David Toews ja Lowell Burket.
(Krediit: Lowell Burket. Märkus. See pilt on kärbitud originaalist.)

"[Ma] ei olnud hämmastav kogemus," ütles hr Burket. "Ma olin Discovery Channelil ainult midagi sellist näinud."

Nüüd, kus doktor Toewsil oli see salapärane lind käes, märkis ta, et see sarnaneb lähedaselt noore kastanipoolega voldilehega - ebatõenäoline, kuna seda pildistati esmakordselt mai alguses ja enamik vöötohatisi ei lendle enne juunit. Kuid samal ajal olid linnu valge supercilium - täiskasvanud isastel kastanipoolsetel vobleritel must ja noor- või emasloomadel oliiv- või hallikas - ning selle nõrk hall põseplaaster - Vermivora vöötohatistele omasemad. Dr Toews tegi mitmesuguseid üksikasjalikke fotosid ning salvestas müstika linnu arve ja tiibade pikkuse koos teiste füüsiliste tähemärkidega lähemalt uurimiseks ning andis sellele alumiiniumist USGS-jalarihma, mille kordumatu number oli 2850–44901. Enne linnu vabastamist võttis dr Toews geneetiliste analüüside tegemiseks ka pisikese vereproovi. Seejärel naasis ta oma laborisse ja viis kogu metoodiliselt läbi kogu oma kogutud teabe läbi ornitoloogilise Sherlock Holmesi.

Joonis 2. a) Vermivora vutlarite (kollane, kuld tiibadega; sinine, sinine tiibadega; hall, Brewsteri särk) ja kastanipoolsete vindikeste kulmud ja tiiva pikkus (punane). Hübriidi näidatakse tärniga. b) geneetiline indeks kuue lookuse vahel, mis eristavad Vermivora võõrkehi. Hübriidi põhjal hindasime tema ema vanema geneetilist indeksit, mis jäi hübriidide vahemikku kuld- ja sinitiivaliste vutlarite vahel (st „Brewsteri vürtsid”).
(doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557)

Vihjed olid sirged. Laul ei tähendanud mitte ainult seda, et sellel salapärasel linnul oli isana kastanipoolega võõrliik, vaid ka füüsilised mõõtmised näitasid, et see lind oli kindlasti hübriid: tema arve oli pikem kui kastanipoolega võrade arve, kuid see asus sees. Vermivora vutlarite eeldatav ulatus (joonis 2a) ja selle tiivad olid pikemad kui kõigi Vermivora vutlariliikide tiivad, kuid need olid sarnased kastanipoolsete vutlaritega.

Geneetilised tõendid olid võrdselt veenvad: salapärase linnu mitokondriaalne DNA (mtDNA) oli 99% identne kuldtiibade vutlaritega ja 97% identne siniste tiibadega vutlaritega - need liigid erinevad vaid 3–4% (joonis 2b) - seega see leid oli ootuspärane, kui tema ema oli Brewsteri pärgataja. Vermivora mtDNA erineb aga kastanipoolsetest võõrlehtede (ja teistest Setophaga võõrliikide liikidest) järjestustest enam kui 8% (viide), mis tõstis taas esile müstikaliigi isa tõenäolise identiteedi. (Pidades muidugi meeles, et mtDNA pärineb ainult emalt.)

Salapiirilinnu oletatava isa tuvastamiseks uuris dr Toews linnu genoomis üksikute nukleotiidide polümorfisme (SNP-sid), mis erinevad Vermivora võõrkehadest ühemõtteliselt (n = 89 kohta) ja leidis, et mõistatuslind oli heterosügootne kõik saidid peale ühe - ja tagantjärele vaadates on see konkreetne koht tõenäoliselt ka kastanipoolsete vutlarite puhul varieeruv.

Üksikute nukleotiidide polümorfismid (SNP-d).
(Krediit: David Eccles / CC BY 4.0)

SNP-d (“snips”) on väga levinud geneetilise variatsiooni vorm, mida võib näha kõigis elusolendites, tähistades muutust genoomis vaid ühes nukleotiidis või DNA ehitusplokis. Seega, leidmine, et pooled neist SNP-dest ühtivad kastanipoolega pärgatuga, osutasid mõistatuslinnu isa identiteedile. (Pidades meeles, et iga vanem annab igale oma järglasele poole kogu genoomist.)

Nende SNiP-de täiendav analüüs, mis eristavad konkreetselt kuld- ja sinitiivalisi viletihaseid, näitas, et kuuest kaks pärinesid sinitiivuliste vikerkaare esivanematest ja neli kuldtiibade vikerkaare esivanematelt. Nii et üks kolmandik selle salapärase linnu Vermivora SNP-st pärines sini-tiivulisest vöötmest, mis näitab, et selle linnu ema oli ise juba varase põlvkonna hübriid.

Eeldatava ema geneetilise indeksi võrdlemine teiste Vermivora vutlaritega (joonis 2b) näitas, et ühelgi fenotüübilisel sinatiivalisel vutlaril ei olnud geneetiline indeks nii madal kui 0,33, samal ajal kui 149 fenotüübilise kuldtiibadega vutlaril oli vaid kahel indeks kõrge. Seevastu Brewsteri vöötohatiste keskmine geneetilise indeksi väärtus on 0,32 ja 23% -l Brewsteri vöötohatistel on täpselt üks kolmandik sinises tiivulises esivanemast. Nii et müsteeriumilinnu oletatava ema geneetiline indeks oli Brewsteri vöötohatiste eeldatava vahemiku piires, kinnitades nii tema identiteeti kui ka osutades, et ta ise oli tõenäoliselt sinisetiivalise ja kuldtiivalise vöötme vahelise segaabielu tulemus.

“Emane on kuld-tiivuline / sinine-tiivuline Warbleri hübriid - seda nimetatakse ka Brewsteri vikerkaareks. Seejärel paaritus ta kastanipoolega pärnaga ja paljunes edukalt, ”järeldas dr Toews.

Ennustatud võõrliikide sugupuu, mis viib äsjakirjeldatud kolme liigi hübriidini. Liin Clayton Fulleri sinises tiivulised, kuldtiivalised ja Brewsteri vutlarid; kastanipoolne pärg del Hoyo et al. (2018) Maailma lindude käsiraamat; uus hübriid “Burket’s warbler”, autor Jillian Ditner.
(Ornitoloogia Cornelli labori graafiline viisakus.)

Aga miks need laululinnud üldse hübridiseeruksid? Eriti kuna naised valivad kaaslased peamiselt nende laulude kvaliteedi põhjal?

"See võis olla lihtsalt viga (need asjad juhtuvad)," vastas dr Toews meilisõnumiga, "kuigi võib olla, et sobivate tüürimeeste arv on nii väike (Vermivora vutimeeste arv väheneb kogu Apalatši keeles) [et] ta oli tehes „halvast olukorrast parima”. ”

Tegelikult on kogu USA kirdeosas viimastel aastakümnetel kuldtiibade ja sinitiivuliste hübridiseerumine kasvanud ja laienenud Kanadasse. Suurem osa sellest hübridisatsioonist tuleneb siniste tiibadega võõrliikide liikumisest kuld-tiivuliste vikerkaare elupaikadesse. Selle liikumise ajendiks on soojeneva kliima mõjud ja sinitiivuliste võrade eelistatava võsa elupaika kadumine. Veelgi enam, kuldtiivaliste vutlaride populatsioon väheneb, seega on selle liigi sobivate paaride arv piiratud.

"Kui valite paarituse mehega, kes pole täiuslik, võib olla parem kui üldse mitte ühtegi tüürimeest!" Täheldas dr Toews. Seejärel juhtis ta tähelepanu sellele, et Brewsteri vutlarite ja kastanipoolsete vutlarite hübridiseerumist pole kunagi varem registreeritud.

"Tegelikult on seda tüüpi kolme liigi hübridiseerumine kõigi loomade seas" äärmiselt haruldane "," ütles dr Toews.

Mida see hübriidne vobler - nüüd ametlikult tuntud kui Burketi karikakar - avaldab liigitõkete kohta, eriti laululindudel? Kas need vutlarid on uuesti liigid?

"Ühekordsed hübriidid räägivad meile peamiselt, et liigitõkked pole ideaalsed, kuid see pole täiesti üllatav," selgitas dr Toews meilisõnumit. „Sel juhul räägib see meile natuke ka taksonite reproduktiivsest ühilduvusest, mis on üsna erinevad. Ehkki see hübriid ei pruugi kunagi paljuneda, viitab see sellele, et vanemate taksonite vahel pole palju geneetilisi kokkusobimatusi, nii et see suutis areneda vähemalt normaalseks. "

"See sobib tavapäraste tarkustega ka nendes vutlarites - et liigitõkkeid säilitatakse" isoleerivate tõkete "(näiteks laul) paarituseelse ettevalmistamise teel, mitte niivõrd geneetiliste kokkusobimatuste paaritamise järel," lisas dr Toews.

Meessoost Burketi pärgakas “linnuavas” Lowell Burketi perekonna omandis Pennsylvanias. See lind kannab USGS alumiiniumist jalarihma, millel on oma erinumber 2850–44901.
(Krediit: Lowell Burket.)

Kokkuvõtlikult võib öelda, et see kunagi varem nähtud Burketi vutlar näitab tänu oma vanematele järgmisi fenotüübilisi tegelasi:

  • Brewsteri vikerkaar: kollane kork; valge supercilium; roheline ja hall seljal ja kuklal; selgelt eraldatud kollased / kuldsed tiibvardad
  • Kastanipuu serv: kollane kork; kõik valge kurk; rinnad ja kõht; räbalad laigud; valge silmarõngas (sügisel); tumepruunid primaarid tiibadel; nõrk ribad seljal

Mis oli kogu selle detektiivitöö kõige nauditavam külg?

"Minu jaoks oli selle lõbusaks osaks võimalus kaasata kodanikeadlasi nagu Lowell," vastas dr Toews. "Ka geneetiliste markerite kasutamine emase sulestiku mustri ennustamiseks, mis tegi sellest uuema panuse vanemate kindlaksmääramisel."

Kas see Burketi vilemees võib edukalt isata oma „lapsed” või muudab tema segatud esivanemad temast ebasoovitava tüürimehe? Kuna dr Toews vabastas linnu, kavatseb ta hr Burketi perekonna omandil linnuaugul silma peal hoida, et näha, mida tulevik hoiab.

Mida arvab hr Burket kogu sellest põnevusest?

"Mul polnud seitsme aasta eest lindude kohta sõna otseses mõttes null teadmisi," vastas ta. „Ja nüüd avastan lõpuks, mis näib olevat esimene omalaadne lind. See võib juhtuda ükskõik kellega! ”

Allikas:

David P. L. Toews, Henry M. Streby, Lowell Burket, Scott A. Taylor (2018). Nii puudevaheline kui ka geenidevahelise hübridisatsiooni käigus toodetud puulõikaja, Biology Letters, avaldatud veebis 7. novembril 2018 enne printimist | doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557

Algselt avaldati Forbes 9. novembril 2018.