Znanstvenici otkrivaju rijetku pticu koja je hibrid tri različite vrste

Detektivski rad znanstvenika pokazao je da je jedinstvena ptica pjesama koju je pronašao građanski znanstvenik u Pennsylvaniji potomstvo hibridne majke ptičara i oca ptičara iz sasvim drugog roda - kombinacija koja nikad prije nije zabilježena i koja je rezultirala jedinstvenim hibridom tri vrste ptica

napisao GrrlScientist za Forbes | @GrrlScientist

Ovaj je članak bio Forbesov izbor urednika.

Ženka mužjaka Burketa, prvi hibrid hibrida trostrukih vrsta. Majka mu je bila Brewsterova (hibridna) pekarnica Vermivora chrysoptera X Vermivora cyanoptera, a otac je biljar, kestenova jedra, Setophaga pensylvanica. (Kredit: Lowell Burket)

"To je izuzetno rijetko", objasnio je ornitolog David Toews (izgovara se "tays"), postdoktorski suradnik u Cornell laboratoriju za ornitologiju i vodeći autor nedavne studije o mogućem podrijetlu spektakularnog nikad prije viđenog ptičjeg hibrida.

Jedinstvenu pticu prvi je uočio i fotografirao znanstvenik za ptice i građane, Lowell Burket, koji živi i radi u Pittsburghu, Pennsylvania.

"Tijekom migracijskih razdoblja i povremeno tijekom ljeta, vozim dvosatnu vožnju do imanja obitelji, što uključuje par stotina hektara šume", objasnio je gospodin Burket u e-poruci. "Život sam se zanimao za fotografije divljih životinja, ali nikad nisam ništa radio do sredine 2000-ih jer zaista nisam imao vremena. Prije otprilike 9–10 godina primijetio sam neke šarene ptice kako lete iz malene rupe za zalijevanje na jednoj od staza konja. Kasnije tog ljeta ponovno sam ih primijetio na istoj rupi za zalijevanje i odlučio vidjeti mogu li dobiti piks ove raznobojne ptice. "

"Moj je piks bio loš jer su ptice bile tako sićušne", sažaljeno je primijetio gospodin Burket. "[S] o Napravio sam neko istraživanje o najboljim načinima za dobivanje pristojnih piksela ptica u divljini i kupio profesionalni fotoaparat i zoom objektiv za početnu razinu."

Kao što vidite, kvaliteta njegovih fotografija ptica se dramatično poboljšala.

Čorba muškarca Burketa pokazuje dvije simetrično postavljene, iako slabe, mršave mrlje s obje strane njegova vrata. (Kredit: Lowell Burket.)

"7. svibnja ove godine snimio sam pixe i videozapise cijelo popodne na ptičjoj rupi, a hibrid se dva puta pojavio oko 20 sekundi. Mislio sam da je to Brewsterov psovka i to mi se posebno pokazalo jer nikad prije nisam vidio Brewsterovu proljetnu migraciju. "

Brewsterski je voćnjak dobio ime 1874. godine nakon što ga je opisao William Brewster, koji ga je otkrio u Massachusettsu. U početku se mislilo da je nova vrsta, ptica je dobila znanstveno ime Vermivora leucobronchialis, ali za Brewterovu je psovku sada poznato da je hibrid između plavokrvnih i zlatnokrilnih vočara; Vermivora cyanoptera X Vermivora chrysoptera. Brewsterove pločice obično imaju genetski dominantne likove i obrasce šljokica - na primjer, crna linija kroz njegovo oko i izrazito odvojena krilatica potječu od plavkastog krila, dok kremasti žuti potkoljenici i žuta šipka krila potječu od zlatnokrilnog čorbarija.

"Kada sam te večeri proučavao svoje slike, primijetio sam da joj nedostaju crni naočali i žuto obojenje grudi tipično za Brewsterove", nastavio je gospodin Burket. Nadalje, napomenuo je da ova misteriozna ptica ima blijedo, ali izrazito osebujno crvenkasto-smeđu mrlju na svakoj strani svog vrata. Je li to bila prljavština? Osušena krv? Ili je to bila pera vlastita boja?

Ženka mužjaka Burketa jasno pokazuje bijelu supercilijumu i slabičastu sivkastu masku što se vidi u Brewsterovoj klatni, što je dominantno obilježje roditelja zlatnog krila. (Kredit: Lowell Burket.)

"Zatim sam pregledao pticu sa slike sa stražnje strane i mogao sam vidjeti bijeli supercilijum [" obrvu "] i blijedu sivu masku, tipičnu za zlatnookretno krilo, pa sam zaključio da mora biti Brewsterova", gospodin Burket nastavio. "[B] ut odakle potječu ružne mrlje?"

Jedina vrsta klatnjaka na ovom području s ružaste oznake na vratu su kestenovi u obliku kestena.

Odrasli mužjak kestena, Setophaga pensylvanica, pjeva na šumovitom obiteljskom imanju Lowell Burketa. Može li ova vrsta biti jedan od roditelja misterioznih crtača? (Kredit: Lowell Burket.)

"Odlučio sam da ga moram vidjeti kako pjeva kako bih vidio koju pjesmu pjeva."

Pjesma je jedan od nekoliko "dijagnostičkih znakova" koje druge ptice - i ptice! - oslanjati se na identifikaciju pojedinih vrsta. Svaka vrsta pjeva svoju osebujnu pjesmu, a to je kako ženka pronalazi partnera ispravne vrste. Gnijezde obaju spolova uče pjesme svojih vrsta slušajući svoje očeve i obližnje mužjake iste vrste dok su još uvijek u gnijezdu. Stoga bi pjesma ove misteriozne ptice trebala biti dijagnostička za koju je vrstu bio njen otac.

Pijani mužjak Burket pokazuje svijetu svoje pjevačke sposobnosti. (Kredit: Lowell Burket.)

Nekoliko tjedana kasnije g. Burket je ostvario svoju želju: dva dana zaredom video je kako tajanstveno pjeva ptica. Zvuk je bio dovoljno kvalitetan da je mogao prepoznati pjesmu vrste. Otkrio je da je tajanstvena ptica doista pjevala pjesmu klatna obojenog kestena.

Može li ova misteriozna ptica biti hibrid s Brewsterovom majkom čaršarom i ocem krvavice obojeg kestena? Može li on fotografirati majku ove ptice prethodnih ljeta na otvoru za ptice? Gospodin Burket pregledao je fotografije ptica iz prethodne godine i uočio ženku čiča Brewstera. Također je znao da u šumi na njegovom posjedu uzgajaju vokale s kestenom, pa ... je li moguće da je ovo bio nikad viđeni prirodni "trostruki hibrid" između Brewsterove majke i lješnjaka ? To se zasigurno činilo kao nadarena ideja: iako su Brewsterovi voski sami hibridi, oni su hibridi dviju blisko srodnih vrsta koje su u potpuno različitom rodu od udaljenije srodne čorbe u obliku kestena. Ali one neobične mrlje na vratu, nedostatak tamne pruge za oči i pjesma - ta izvanredna dijagnostička pjesma! - bili su uvjerljivi.

"Pregledao sam" hibridni čorber "i nisam mogao pronaći ništa o ovoj kombinaciji i odlučio sam kontaktirati Cornell laboratorij za ornitologiju kako bi dobio mišljenje stručnjaka," objasnio je gospodin Burket. Poslao je nekoliko fotografija i video zapisa misteriozne ptice u "Laboratorij O" i željno očekivao odgovor.

"Pokušao sam učiniti da e-pošta zvuči nekako intelektualno kako ne bi mislili da sam krekant", prisjetio se gospodin Burket. "Pomoći fotografije i videozapise."

Nazad u laboratoriju O, doktor Toews bio je zaintrigiran onim što je vidio. Tjedan dana kasnije, vozio je 4 sata iz Cornella da upozna gospodina Burketa, a sljedećeg su jutra postavili mrežu za maglu na istom području gdje je tajanstvena ptica više puta pjevala. Zahvaljujući intimnom znanju gospodina Burketa o navikama ove ptice, trebalo je samo 4 minute da je uhvatim.

Mužjaka Burketa, nikad zabilježenu trostruku hibridnu pticu, uhapsili su i zavezali 28. lipnja 2018. David Toews i Lowell Burket. (Zasluga: Lowell Burket. Napomena: Ova slika je odrezan od originala.)

"[Nisam] bilo je nevjerojatno iskustvo", rekao je gospodin Burket. "Samo sam ikad vidio takvo nešto na Discovery kanalu."

Sad kad je dr. Toews imao ovu misterioznu pticu u ruci, primijetio je da jako nalikuje maloljetničkom klobuku u obliku kestena - malo vjerovatno jer je prvi put fotografiran početkom svibnja, a većina voćnjaka ne uspijeva do lipnja. Ali istodobno, ptičji bijeli supercilium - crni u odraslih mužjaka kestena na strani kestena i maslinast ili siv kod maloljetnika ili ženki - i njegova mrlja siva obraza obraza, oba su karakterističnija za Vermivora peraje. Dr. Toews napravio je razne detaljne fotografije i zabilježio duljinu krila misteriozne ptice, zajedno s drugim fizičkim likovima radi detaljnijeg pregleda, i dao joj aluminijski pojas USGS za noge s jedinstvenim brojem: 2850–44901. Prije puštanja ptice, dr. Toews je uzeo i maleni uzorak krvi za genetske analize. Potom se vratio u svoj laboratorij i metodički obradio sve svoje prikupljene podatke poput ornitološkog Sherlocka Holmesa.

Slika 2. (a) Culmen i duljina krila za vrhove Vermivora (žuta, zlatnokrilna; plava, plavokrilna; siva, Brewsterova) i peraje u obliku kestena (crvena). Hibrid je prikazan zvjezdicom. (b) Genetski indeks na šest lokusa koji razlikuju Vermivora warblers. Iz hibrida smo procijenili genetski indeks njegova matičnog roditelja, spadajući u raspon hibrida između zlatnokrvnih i plavokrilnih peraja (tj. „Brewsterovih žičara“). (Doi: 10,1098 / rsbl.2018.0557)

Tragovi su bili izravni. Ne samo da je pjesma bio jak pokazatelj da je ta misteriozna ptica kao otac bila krvavica u obliku kestena, već su fizička mjerenja ukazivala da je ta ptica definitivno hibrid: račun joj je bio duži od računa ratovanja u obliku kestena, ali i unutar očekivani raspon za Vermivora čičare (slika 2a), a njegova krila bila su duža od krila bilo koje vrste Vermivora, ali su bila slična vrstama kestena u obliku kestena.

Genetski dokazi bili su podjednako uvjerljivi: mitohondrijalna DNK mitohondrija ptica (mtDNA) bila je 99% identična krvavicama zlatnog krila, a 97% identična plavokrilima - ove se vrste razlikuju za samo 3–4% (slika 2b) - tako ovo je otkriće bilo očekivano ako je njezina majka bila Brewsterova žeravica. No, Vermivora mtDNA razlikuje se od sekvenata mrkve (i drugih vrsta klatnjaka Setophaga) za više od 8% (ref), što je, još jednom, istaklo vjerojatni identitet oca misteriozne ptice. (Imajući na umu, naravno, da mtDNA dolazi samo od majke.)

Kako bi dodatno uklonio identifikaciju oca misteriozne ptice, dr. Toews je tada ispitao polimorfizme pojedinih nukleotida (SNPs) u genomu ptice koji se nedvosmisleno razlikuju od verblevora Vermivora (n = 89 mjesta) i otkrio da je misteriozna ptica bila heterorozna na sva mjesta osim jednog - i retrospektivno, ovo je jedno vjerojatno vjerojatno i mjesto u pečatima s kestenom.

Polimorfizmi s jednim nukleotidom (SNPs). (Kredit: David Eccles / CC BY 4.0)

SNP („snips“) vrlo su čest oblik genetske varijacije koji se primjećuje u svim živim bićima, a predstavlja promjenu samo jednog nukleotida ili DNK bloka unutar genoma. Dakle, otkriće da se polovica tih SNP-a podudara s onima iz kestena nalik na kesten ukazuje na identitet oca misteriozne ptice. (Imajući na umu da svaki roditelj svakom svom potomstvu osigura polovicu svoga ukupnog genoma.)

Dodatna analiza onih SNP-ova koji posebno razlikuju zlatnokrilna i plavokrilna peraja otkrila je da dva od šest potječu iz predaka plavkastih krilaca, a četiri potječu od predaka zlatnih krila. Tako je jedna trećina Vermivora SNP-ova ove misteriozne ptice poticala od plavog krila, što ukazuje da je majka ove ptice bila hibrid „rane generacije“.

Usporedba genetskog indeksa matične majke s drugim Vermivora-krvavicama (slika 2b) pokazala je da nijedan fenotipski plavokrbi ptičar nije imao genetski indeks čak 0,33, dok su samo dva od 149 fenotipskih zlatnokrilnih peraja imala visok indeks. Suprotno tome, Brewsterovi čuvari imaju prosječnu vrijednost genetskog indeksa 0,32, a 23% Brewsterovih klopa ima točno jednu trećinu porijekla plavih krila. Dakle, majka misteriozne ptice imala je genetski indeks unutar očekivanog raspona za Brewsterove vođe, potvrđujući svoj identitet, kao i naznaku da je i ona sama bila posljedica „mješovitog braka“ između plavokose i zlatnokrvne čorbe.

„Ženka je hibrida s zlatnim krilom i plavim krilom - koji se nazivaju i Brewsterovim čaršarom. Zatim se sparila s kestenovom stranom kestena i uspješno se reproducirala ”, zaključila je dr. Toews.

Predviđeno obiteljsko stablo voćara koje vodi do novoopisanog hibrida tri vrste. Plavokrilni, zlatnokrilni i Brewsterovi groznici Liz Clayton Fuller; kestenjasta jednostruka stenjača iz del Hoyo i sur. (2018.) Priručnik živih ptica svijeta; novi hibridni „Burketov čaršav“ Jillian Ditner. (Grafička ljubaznost Cornell Laboratorija za ornitologiju.)

Ali zašto bi se te ptice pjesme uopće hibridizirale? Pogotovo što ženke biraju svoje prijatelje prije svega na temelju kvalitete svojih pjesama?

"To bi mogla biti samo pogreška (događaju se ove stvari)," odgovorio je dr. Toews u e-poruci, "iako bi moglo biti da je broj prikladnih prijatelja tako nizak (Vermivora warblersi opadaju u Appalachima) [da] je ona bila što je najbolje od loše situacije. "

U stvari, hibridizacija između zlatnokrvnih i plavokrilnih gnoja povećava se tijekom posljednjih desetljeća u cijelom sjeveroistoku Sjedinjenih Država i širi se u Kanadu. Većina ove hibridizacije proizlazi iz plavokosih voćnjaka koji se kreću u staništa zlatnih krila. Ovo kretanje motivirano je učincima zagrijavanja klime i gubitkom staništa grmova preferiranog grmlja. Nadalje, populacija grla sa zlatnim krilima opada, tako da su prikladni parovi među ovim vrstama ograničeni.

"Odabir parenja sa mužjakom koji nije savršen možda bi bio bolji nego nikakav drug!" Primijetio je dr. Toews. Potom je istaknuo da hibridizacija među Brewsterovim peharima i peraji s kestenom nikada nije zabilježena.

"Zapravo je ova vrsta hibridizacije tri vrste 'izuzetno rijetka' među svim životinjama", rekao je dr. Toews.

Što ovaj hibridni čiča - koji je sada formalno poznat kao Burket-ov crnjak - otkriva prepreke vrstama, posebno kod ptica pjesama? Jesu li ti warblersi stvarni tipovi?

"Jednokratni hibridi prvenstveno nam govore kako prepreke vrstama nisu savršene, ali to i nije potpuno iznenađujuće", objasnio je dr. Toews u e-pošti. "U ovom nam slučaju također govori o reproduktivnoj kompatibilnosti između svojti koje se vrlo razilaze. Iako se ovaj hibrid zapravo nikad ne može razmnožavati, ipak sugerira da ne postoje mnoštva genetskih nespojivosti između roditeljskih svojti, tako da se mogao razviti tako da se barem čini „normalnim“. “

"Ova vrsta se uklapa u uobičajenu mudrost i kod ovih pera - da se prepreke vrstama održavaju" pre-spajanjem izolacijskih barijera "(poput pjesme), a ne toliko genetskim nekompatibilnostima nakon parenja", dodao je dr. Toews.

Čvrsta mužjak Burket na

Ukratko, ovaj nikad viđeni Burketov crtač pokazuje sljedeće fenotipske znakove zahvaljujući svim roditeljima:

  • Brewsterov čašu: žuta kapa; bijeli supercilium; zelena i siva na leđima i vratu; posebno odvojene žute / zlatne trake krila
  • Vrećica s kestenom: žuta kapa; sva bijela grla; dojke i trbuh; ružna mrlja; bijeli prsten za oči (u jesen); tamno smeđe prašume na krilima; slabašna pruga na leđima

Koji je bio najugodniji aspekt cijelog ovog detektivskog rada?

"Zabavno što je u vezi s tim za mene bilo to što sam mogao uključivati ​​građanina znanstvenika poput Lowella", odgovorio je dr. Toews. "Također, koristeći se genetskim markerima za predviđanje obrazaca oplodnje majke, što je ovo učinilo novijim doprinosom u smislu utvrđivanja tko su roditelji."

Može li ovaj Burketov crtač uspješno ocavati svoju 'djecu' ili će ga zbog svog miješanog porijekla učiniti nepoželjnim parom? Budući da je dr. Toews pustio pticu, planira da pripazi na otvor ptica na obiteljskom posjedu gospodina Burketa kako bi vidio što je budućnost.

Što gospodin Burket misli na sve ovo uzbuđenje?

"Znao sam doslovno ništa o pticama do prije sedam godina", odgovorio je. "I sad otkrivam što se čini kao prva vrsta ptice. To se može dogoditi bilo kome! "

Izvor:

David PL Toews, Henry M. Streby, Lowell Burket, Scott A. Taylor (2018). Čvrsta drvosječa proizvedena i interspecifičnom i međugeneracijskom hibridizacijom, Biology Letters, objavljena na mreži 7. studenog 2018. godine prije tiska | doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557

Izvorno objavljen u Forbesu 9. studenog 2018. godine.