Новый анализ открывает новые виды, источник разнообразной формы клюва
Вьюрки Дарвина снова заставляют ученых переосмысливать историю эволюции. Генетический анализ вьюрков выявил три новых вида. А самая знаковая адаптация птиц, форма клюва, в значительной степени контролируется одним геном, сообщают исследователи 11 февраля в журнале Nature. Известно также, что этот ген формирует лица у млекопитающих, в том числе у людей.
Анализ «переписывает таксономию этих птиц, и это довольно большое дело», - говорит Скотт Эдвардс, биолог-эволюционист из Гарвардского университета, не участвовавший в работе. «Эти птицы - эпицентр эволюционной теории».
Общий предок большинства вьюрков прибыл на Галапагосский архипелаг около 1,5 миллиона лет назад. Еще один вид вьюрков Дарвина, кокосовый вьюрок (Pinarloxias inornata), обитает на острове Кокос у побережья Коста-Рики. Зяблики очаровывали людей с тех пор, как Чарльз Дарвин привез образцы из исследовательского рейса HMS Beagle в 1830-х годах и упомянул птиц в книге «Происхождение видов».
Для нового исследования биолог-эволюционист Лейф Андерссон из Упсальского университета в Швеции и Техасского университета A&M объединился с Питером Грантом и Б. Розмари Грант из Принстонского университета, которые изучали вьюрков Дарвина более 40 лет.. Их команда секвенировала геномы 120 птиц, в том числе по несколько птиц каждого из 15 известных дарвиновских видов вьюрков и двух видов танагров, близких родственников вьюрков.
Исследуя ДНК птиц, исследователи обнаружили генетические основы формы клюва вьюрков. У предка вьюрков, вероятно, был заостренный клюв, но у некоторых видов развился тупой клюв, который лучше подходил для измельчения семян. В новом анализе исследователи обнаружили, что тупые клювы связаны с новой формой гена под названием ALX1. Также известно, что этот ген контролирует развитие лица у людей.
Большое влияние одного только ALX1 на форму клюва может удивить многих исследователей, потому что известно, что другие сложные признаки, такие как рост, контролируются многими генами, каждый из которых оказывает незначительное влияние, говорит Ричард Гиббс, исследователь. Генетик человека из Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне. Но «данные важнее ожиданий», - говорит он. «Здесь ясно и громко звенит тот факт, что такой морфологический признак, как форма клюва, может управляться простым, сильным генетическим эффектором.”
Исследователи также обнаружили явные доказательства того, что различные формы ALX1 могут помочь птицам адаптироваться к окружающей среде. У среднеземных вьюрков (Geospiza fortis) на острове Дафна Майор после засухи в 1985 и 1986 годах начали развиваться более острые клювы. Острые клювы могут помочь птицам достать семена, упавшие в трещины в скалах. Вьюрки.fortis унаследовали остроконечную версию ALX1 путем гибридизации с мелкими наземными вьюрками (G. fuliginosa) и обыкновенными кактусовыми вьюрками (G. scandens).
Гибридизация также сыграла большую роль в создании нескольких новых видов вьюрков, как обнаружила команда после построения генеалогического дерева птиц. Подобно деревьям, основанным на внешнем виде птиц или их морфологии, генетическое древо предполагало, что камышевки были первыми ответвлениями около 900 000 лет назад. Около 100 000-300 000 лет назад земляные и древесные вьюрки начали быстро разветвляться на новые виды. Но команда обнаружила и несколько сюрпризов.
Ученый считал, что у остроклювых наземных вьюрков (G. difficilis) с шести разных островов был один общий предок. Но новые данные указывают на то, что птиц, вероятно, три вида, у каждого из которых есть свой предок. Один из новых видов обитает на островах Пинта, Сантьяго и Фернандина, второй - на островах Вольфа и Дарвина, а третий - на острове Дженовеза. Новый вид может быть продуктом гибридизации. Волчий и дарвиновский вьюрки, например, в основном произошли от крупных наземных вьюрков (G. magnirostris), но, возможно, унаследовали свои определяющие физические характеристики в результате скрещивания с G. difficilis.
Аналогично большой кактусовый зяблик (G.conirostris) на самом деле состоит из двух видов - вида с тупым клювом, обитающего на острове Эспаньола, и разновидности с заостренным клювом с острова Дженовеза. Птицы с двух островов скрещивались, возможно, из-за их сходства друг с другом.
Эти результаты несколько удивительны, так как ученые думали, что виды четко ответвились друг от друга, говорит Эдвардс. Новые результаты показывают, что гибридизация может иметь важное значение для получения генов видов, которые помогают им адаптироваться к новым условиям или источникам пищи.