Навукоўцы выяўляюць рэдкую птушку - гэта гібрыд трох розных відаў

Дэтэктыўная праца навукоўцаў паказала, што ўнікальная птушка-песня, знойдзеная грамадзянінам-навукоўцам у Пенсільваніі, з'яўляецца нашчадкам гібрыднай маці пеўня і бацькі пеўня з зусім іншага роду - спалучэнне, якое ніколі раней не зафіксавана і якое прывяло да ўнікальнага гібрыду трох відаў птушка

by GrrlScientist for Forbes | @GrrlScientist

Гэты твор быў выбарам рэдакцыі Forbes.

Чаротаўка самца Беркета, першы ў сваім родзе гібрыд трохкаляровых відаў. Яго маці была чаротаўкай (гібрыд) Брюстера Vermivora chrysoptera X Vermivora cyanoptera, а яе бацька - чарапаха аднабаковы, Setophaga pensylvanica. (Крэдыт: Лоуэлл Бэркет)

"Гэта надзвычай рэдка", растлумачыў арнітолаг Дэвід Тоўс (вымаўляецца "тай"), дактарантура па лабараторыі арніталогіі Корнела і вядучы аўтар нядаўняга даследавання магчымых вытокаў уражлівага ніколі раней не бачанага птушынага гібрыда.

Унікальную птушку ўпершыню заўважыў і сфатаграфаваў навуковец птушак і грамадзян, Лоуэлл Беркет, які жыве і працуе ў Пітсбургу, штат Пенсільванія.

"У перыяды міграцыі і перыядычна на працягу ўсяго лета я раблю 2 гадзіны язды да сядзібы маёй сям'і, якая ўключае ў сябе пару сотак гектараў лесу", г-н Беркет патлумачыў у электроннай пошце. "У мяне ўсё жыццё захапляўся фатаграфіяй дзікай прыроды, але я да сярэдзіны 2000-х ніколі нічога з гэтым не рабіў, таму што ў мяне сапраўды не было часу. Каля 9–10 гадоў таму я заўважыў каляровых птушак, якія выляталі з маленькай палівачкі на адну з конскіх сцежак. Потым я зноў заўважыў іх у тым самым летніку на той жа паліве і вырашыў паглядзець, ці змагу я атрымаць максімум гэтых маляўнічых птушак ".

"Мой пікс быў паршывы, бо птушкі былі такімі малюсенькімі", з жалем адзначыў містэр Беркет. "[S] o Я правёў некаторыя даследаванні пра лепшыя спосабы атрымання прыстойнай піксы птушак у дзікай прыродзе і набыў прафесійны фотаапарат і зум-аб'ектыў пачатковага ўзроўню".

Як бачым, якасць фатаграфій яго птушак рэзка палепшылася.

Пярэтнік самца Беркета паказвае дзве сіметрычна размешчаныя, хай і слабыя, злёгкія плямы па абодва бакі ад шыі. (Крэдыт: Лоуэлл Бэркет.)

"7 мая бягучага года я здымала пікс і відэа ў другой палове дня, і вось гібрыд з'яўляўся два разы на працягу прыблізна 20 секунд. Я падумаў, што гэта пярэдара Браўстэра, і мне гэта вылучылася, бо я ніколі не бачыў Брусстэра ў вясновай міграцыі ".

Шыпшына Брустэра атрымала сваю назву ў 1874 годзе пасля таго, як яе апісаў Уільям Браўстэр, які выявіў яе ў штаце Масачусэтс. Першапачаткова птушка атрымала навуковую назву Vermivora leucobronchialis, але пеўня Браўстэра, як вядома, з'яўляецца гібрыдам паміж сінякрылымі і залацістакрылымі чарапахамі; Vermivora cyanoptera X Vermivora chrysoptera. У чарапках Браўстэра звычайна прадстаўлены генетычна дамінуючыя персанажы і ўзоры - напрыклад, чорная лінія вачэй і выразна аддзеленыя палосы крылаў ідуць ад чарнакрылкі, у той час як крэмава-жоўтыя падкосы і жоўтыя крылы крыла паходзяць ад пятлянкі з залатым крылом.

"Потым, калі ўвечары я вывучаў свае фатаграфіі, я заўважыў, што яму не хапае чорнай эстэрыкі і жоўтай афарбоўкі грудзей, характэрнай для Браўстэра", - працягваў містэр Беркет. Далей ён адзначыў, што ў гэтай таямнічай птушкі было слабае, але выразна своеасаблівае чырванавата-карычневае пляма з кожнага боку шыі. Быў бруд? Высушаная кроў? Ці гэта была пёравая афарбоўка пёраў?

Чарацянка самца Беркета наглядна дэманструе сваю белую налёт і слаба-шараватае маску, што назіраецца ў чаротаўцы Браўстэра, дамінуючай рысай апярэння яе бацькі-птушкі з залатым крылом. (Крэдыт: Лоуэлл Бэркет.)

"Тады я агледзеў птушку з выявы задняга выгляду і ўбачыў белы налёт [броў" і слабы шэры маску, характэрны для залацістага крыла, і я вырашыў, што яна павінна быць Браўстэрам ", г-н Беркет працяг. "[B] ут, адкуль узяліся гэтыя спусташальныя плямы?"

Адзіны выгляд чаротаўкі ў вобласці з шыйным маркіроўкай шыі - гэта аднабаковыя чарапкі.

Дарослы мужчына-аднабаковы чаротаўка, Setophaga pensylvanica, спявае на лясным сямейным здабытку Лоуэла Беркета. Ці можа гэты выгляд стаць адным з бацькоў таямнічай чаротаўкі? (Крэдыт: Лоуэлл Бэркет.)

"Я вырашыў, што мне трэба, каб ён спяваў, каб паглядзець, якую песню ён спяваў".

Песня - гэта адзін з некалькіх "дыягнастычных падказак", якія маюць іншыя птушкі - і птушкі! - спадзявацца на выяўленне асобных відаў. Кожная разнавіднасць спявае сваю адметную песню, якая заключаецца ў тым, як самка знаходзіць партнёра правільнага выгляду. Птушаняты абодвух полаў вывучаюць песні сваіх відаў, слухаючы бацькоў і бліжэйшых самцоў таго ж віду, якія яшчэ знаходзяцца ў гняздзе. Такім чынам, песня гэтай загадкавай птушкі павінна быць дыягнастычнай, для якога віду быў яе бацька.

Пярэтнік мужчыны Беркет дэманструе ва ўсім свеце свае вакальныя здольнасці. (Крэдыт: Лоуэлл Бэркет.)

Праз некалькі тыдняў містэр Беркет атрымаў сваё жаданне: ён два дні запар здымаў таямнічыя спевы птушак. Аўдыё было дастаткова якасным, каб ён мог ідэнтыфікаваць відавую песню. Ён выявіў, што таямніца птушкі сапраўды была, спяваючы песню пра канюк-аднабаковы.

Ці можа гэтая таямнічая птушка быць гібрыдам з маткай пеўня Браўстэра і бацькам пенапласта, які мае аднабаковы каштан? Можа, ён фактычна сфатаграфаваў маці гэтай птушкі на лужынцы папярэдняга лета? Г-н Беркет разгледзеў фотаздымкі птушак мінулага года і заўважыў жаўрук Браўстэра. Ён таксама ведаў, што чарапахі-каштаны размножваюцца ў лесе на яго ўласнасці, так што ... магчыма, магчыма, што гэта ніколі не сустраканы прыродны «патройны гібрыд» паміж маці чаротаўкі Брустэра і айчынай кацялінай бацькі ? Гэта, безумоўна, здавалася надуманай ідэяй: хаця чарапкі Браўстэра самі па сабе з'яўляюцца гібрыдамі, яны - гібрыды паміж двума цесна звязанымі відамі, якія знаходзяцца ў зусім іншым родзе ад больш далёка звязанай чаротаўкі з каштанам. Але тыя дзіўныя плямы на шыі, адсутнасць цёмнай палоскі вачэй і песня - вось выдатная дыягнастычная песня! - былі пераканаўчымі.

"Я пагубіў" гібрыдную чаротаўку ", і нічога не мог знайсці на гэтай камбінацыі, і вырашыў звязацца з Лабараторыяй арніталогіі Корнела, каб атрымаць меркаванне эксперта", - растлумачыў містэр Беркет. Ён адправіў па электроннай пошце некалькі фатаграфій і відэазапісу таямнічай птушкі ў "Лабараторыю О" і з нецярпеннем чакае адказу.

"Я паспрабаваў зрабіць электронную пошту гучаннем нейкага інтэлектуальнага характару, каб яны не падумалі, што я зламыснік", - нагадаў містэр Беркет. "Дапамаглі фота і відэа."

Яшчэ ў Лабараторыі О, доктар Тоўс быў заінтрыгаваны ўбачаным. Праз тыдзень ён праехаў 4 гадзіны ад Корнела, каб сустрэцца з містэрам Беркетам, а на наступную раніцу яны стварылі туманную сетку ў тым самым раёне, дзе таямнічая птушка неаднаразова спявала. Дзякуючы блізкаму веданню містэра Беркета пра звычкі гэтай птушкі, спатрэбілася ўсяго 4 хвіліны.

28 чэрвеня 2018 года Дэвід Тоўз і Лоуэлл Бэркет былі захопленыя і забітыя падгузнікамі мужчынскага пекла. (Крэдыт: Лоуэлл Беркет. Заўвага: Гэта выява скарэчана з арыгінала.)

"[Я] не было дзіўным вопытам, - сказаў містэр Беркет. "Я бачыў калі-небудзь падобнае на канале Discovery".

Цяпер, калі доктар Таўз меў у руках гэтую таямнічую птушку, ён адзначыў, што яна вельмі нагадвае малалетнюю чаротаўку з каштанам - наўрад ці таму, што яе ўпершыню сфатаграфавалі ў пачатку траўня, і большасць чарапахаў не прычапілася да чэрвеня. Але ў той жа час, белы налёт птушкі - чорны ў дарослых мужчынскіх каштанаў-аднабаковых пеначоў, а таксама аліўкавы альбо шэры ў маладых асобін або самак - і яго слабы шэры шчак на плячох былі больш характэрнымі для пенаноў Vermivora. Доктар Тоўс зрабіў розныя падрабязныя фатаграфіі і запісаў даўжыню таямніцы рахункаў і крылаў птушкі разам з іншымі фізічнымі персанажамі для дэталёвага разгляду і падарыў ёй алюмініевую паласу ног USGS з унікальным нумарам: 2850–44901. Перш чым выпусціць птушку, доктар Тоўз таксама ўзяў малюсенькую пробу крыві для генетычных аналізаў. Затым ён вярнуўся ў сваю лабараторыю і метадычна прапрацаваў усю сабраную інфармацыю, як арніталагічны Шэрлак Холмс.

Малюнак 2. (а) Кальмен і даўжыня крылаў для пенаноў Vermivora (жоўты, залаціста-крылаты; сіні, сінекрылы; шэры, Браўстэр) і чаравікі-каштаны (чырвоныя). Гібрыд намаляваны зорачкай. (б) генетычны індэкс у шасці локусах, якія адрозніваюць пеначоў Vermivora. З гібрыду мы падлічылі генетычны індэкс яго матчынай матчынай групы, які трапляе ў дыяпазон гібрыдаў паміж залацістымі і сінекрылымі чарапахамі (гэта значыць

Падказкі былі простыя. Песня была не толькі сведчаннем таго, што гэтая таямнічая птушка ў якасці бацькі мела аднабаковую каштановую чаротаўку, але і фізічныя вымярэнні паказалі, што гэтая птушка, безумоўна, гібрыд: яе рахунак быў даўжэйшы за рахункі кабалевых аднабакоў, але і ў межах чаканы дыяпазон для чароўных чарапкоў (мал. 2а), а яго крылы былі даўжэйшыя, чым крылы любых відаў верміворы, але яны былі падобныя на чарапахі-каштаны.

Генетычныя дадзеныя былі аднолькава пераканаўчымі: мітахандрыяльная ДНК птушкі (mtDNA) была на 99% ідэнтычная чарапашак з залацістымі крыламі і на 97% ідэнтычная сінякрылым пеўням - гэтыя віды адрозніваюцца толькі на 3–4% (малюнак 2б) - так гэтая выснова была такой, як чакалася, калі яе маці была чаротаўкай Брусстэра. Аднак mtDNA Vermivora адрозніваецца ад паслядоўнасці чаротаўкі (і іншых відаў чаротаўкі) больш чым на 8% (спасылка), што яшчэ раз падкрэсліла верагодную асобу бацькі таямнічай птушкі. (Маючы на ​​ўвазе, вядома, што мтДНК паходзіць толькі ад маці.)

Для далейшага вызначэння загадкавага бацькі таямнічай птушкі, доктар Тоўс разгледзеў адзіночныя нуклеатыдныя палімарфізмы (SNPs) у геноме птушкі, якія адназначна адрозніваюцца ад чаротаў Vermivora (n = 89 участкаў) і выявіў, што таямнічая птушка была гетэрозіготнай на усе сайты, за выключэннем аднаго, - і ў рэтраспектыве, гэты канкрэтны сайт, верагодна, таксама мяняецца ў аднабаковых чаротаў.

Паліморфізмы адзінкавых нуклеатыдаў (SNPs). (Крэдыт: Дэвід Эклс / CC BY 4.0)

SNPs ("чыпсы") - гэта вельмі распаўсюджаная форма генетычнай разнастайнасці, якая назіраецца ва ўсіх жывых істотах, якая прадстаўляе сабой змену ўсяго аднаго нуклеатыда, альбо будаўнічага блока ДНК, у геноме. Такім чынам, знаходжанне таго, што палова гэтых SNP адпавядала тым, як у каштана-аднабаковай чаротаўкі, паказвала на асобу бацькі таямнічай птушкі. (Маючы на ​​ўвазе, што кожны з бацькоў забяспечвае кожнаму сваім нашчадкам палову яго агульнага генома.)

Дадатковы аналіз тых SNPs, якія спецыяльна адрозніваюць залацістых і сінякрылых чарапок, паказалі, што два з шасці паходзілі з сінякрылых радаводных чаротаў, а чатыры - з залатокрылых продкаў чаротаў. Такім чынам, траціна БНР Vermivora гэтай таямнічай птушкі паходзіла з чарнакрылай чаротаўкі, што сведчыла аб тым, што маці гэтай птушкі сама была гібрыдам «ранняга пакалення».

Параўноўваючы генетычны індэкс мяркуемай маці з іншымі чарапахамі Vermivora (малюнак 2б), паказана, што ні адна фенатыпічная чарнакрылая чарапаха не мела генетычнага паказчыка як 0,33, тады як толькі два з 149 фенатыпічных залаціста-крылатых чарапкоў мелі такія высокія паказчыкі. У адрозненне ад чарвякоў Браўстэра сярэдняе значэнне генетычнага індэкса складае 0,32, а 23% чарапоў Браўстэра маюць роўна траціну сінякрылых родаў. Такім чынам, маці загадкавай птушкі мела генетычны індэкс у межах чаканага для пеўняў Браўстэра, які пацвярджаў яе асобу, а таксама паказваў, што сама яна, верагодна, была вынікам «змешанага шлюбу» паміж сінявокай і залацістай крылатай.

«Самка - гэта гібрыд чарнакрылага / блакітнакрылага - таксама яго называюць чаротаўкай Брусстэра. Затым яна спарвалася з чаротаўкай і адначасова паспяхова размнажалася », - рэзюмаваў доктар Тоўс.

Прадказанае генеалагічнае дрэва чаротаўкі вядзе да нядаўна апісанага гібрыду трох відаў. Сінекрылыя, залацістыя і пеўні Браўстэра Ліз Клейтан Фулер; аднабаковая чаротаўка з дэль-Хоё і інш. (2018) Даведнік жывых птушак свету; новая гібрыдная

Але навошта гэтыя птушачкі гібрыдызаваць наогул? Тым больш, што жанчыны выбіраюць сабе таварышаў у першую чаргу на аснове якасці сваіх песень?

"Гэта магла быць проста памылка (такія рэчы здараюцца)," адказаў доктар Тоўс у электроннай пошце, "хаця магло быць, што колькасць падыходных памочнікаў настолькі малая (ваякоў Вермівора ва ўсім Апалачах памяншаецца) [што] яна была зрабіць "лепшае з дрэннай сітуацыі".

На самай справе, гібрыдызацыя паміж залацістымі і сінекрылымі чарапахамі ўзмацняецца за апошнія дзесяцігоддзі па паўночным усходзе ЗША і распаўсюджваецца на Канаду. Большая частка гэтай гібрыдызацыі ўзнікае ў выніку блакітнакрылых чарапоў, якія пераходзяць у асяроддзі пражывання залацістай крылаты. Гэты рух матываваны наступствамі пацяплення клімату і стратай пераважна арэала хмызняковых чарапкоў. Далей папуляцыі чарнакрылых памяншаюцца, таму прыдатныя таварышы сярод гэтага віду абмежаваныя.

"Выбар для спарвання з мужчынам, які не з'яўляецца ідэальным, можа быць лепш, чым ні адзін партнёр!" Доктар Тоуз заўважыў. Затым ён звярнуў увагу, што гібрыдызацыя сярод чарапкоў Браўстэра і аднабаковых чарапоў ніколі не запісвалася.

"На самай справе, гэты тып трохвідовай гібрыдызацыі" надзвычай рэдкі "сярод любых жывёл", сказаў д-р Тоўс.

Што азначае гэтая гібрыдная чаротаўка - сёння яна афіцыйна называецца чараўніцай Буркета - пра відавыя бар'еры, асабліва ў пявучых птушак? Ці сапраўдныя пеналы?

"Разавыя гібрыды ў першую чаргу кажуць нам, што відавыя бар'еры не ідэальныя, але гэта не зусім дзіўна", - растлумачыў доктар Тоўс у электроннай пошце. "У гэтым выпадку ён таксама крыху распавядае пра рэпрадуктыўную сумяшчальнасць паміж таксонамі, якія даволі разыходзяцца. Хоць гэты гібрыд на самай справе ніколі не можа прайгравацца, ён мяркуе, што паміж бацькоўскімі таксонамі няма тон генетычнай несумяшчальнасці, так што ён змог бы развівацца як мінімум "нармальна".

"Гэты тып адпавядае агульнапрынятай мудрасці і ў гэтых чаротаў - што відавыя бар'еры падтрымліваюцца за кошт" папярэдняга спарвання ізалявальных бар'ераў "(напрыклад, песні), а не так ад генетычнай несумяшчальнасці пасля спарвання", дадаў доктар Тоўс.

Пярэтнік мужчынскага Бэркета ў

Такім чынам, гэтая ніколі раней не бачаная чаротаўка Беркета паказвае наступныя фенатыпічныя сімвалы, дзякуючы кожнаму з бацькоў:

  • Чарацянка Брустэра: жоўтая шапка; белы суперцылій; зялёны і шэры на спіне і патыліцы; выразна аддзеленыя жоўтыя / залатыя палосы крылаў
  • Каштанавая аднабаковая чаротаўка: жоўтая шапка; усе белакрылкі; грудзі і жывот; плямістыя плямы; белы колер вачэй (увосень); цёмна-карычневыя праймерыз на крылах; слабая паласа на спіне

Што было самым прыемным аспектам усёй гэтай дэтэктыўнай працы?

"Самае цікавае для мяне было ў тым, што я маю на ўвазе грамадзянскага навукоўца, як Лоуэлл", - адказаў доктар Тоўс. "Акрамя таго, выкарыстанне генетычных маркераў для прагназавання мадэляў апярэння маці, што зрабіла гэта больш новым укладам у плане вызначэння, хто такія бацькі".

Ці можа гэты пякучы Беркет паспяхова бацьку сваіх "дзяцей", альбо яго змешаны радавы робяць яго непажаданым памочнікам? Паколькі доктар Тоўс выпусціў птушку, ён плануе сачыць за схілам на сямейных уладаннях містэра Беркета, каб даведацца, што чакае будучыня.

Што думае містэр Беркет пра ўсё гэта хваляванне?

"У мяне былі літаральна нулявыя веды пра птушак да сямі гадоў таму", - адказаў ён. "І вось я ў канчатковым выніку адкрываю для сябе птушку першай у сваім родзе. Гэта можа здарыцца з кім заўгодна! "

Крыніца:

Дэвід PL Toews, Генры М. Стрэбі, Лоуэлл Беркет, Скот А. Тэйлар (2018). Драўляная чаротаўка, атрыманая з дапамогай міжвідавай і міжгеннай гібрыдызацыі, Biology Letters, апублікаваная ў Інтэрнэце 7 лістапада 2018 г. перад друкам | doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557

Першапачаткова апублікавана ў Forbes 9 лістапада 2018 года.