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

autor GrrlScientist za Forbes | @GrrlScientist

Ovaj je članak bio Forbesov izbor urednika.

Ženka mužjaka Burketa, prvi hibrid hibrida trostrukih vrsta. Majka joj je bila Brewsterova (hibridna) pekarica Vermivora chrysoptera X Vermivora cyanoptera, a otac je biljar, 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 poljoprivrednog posjeda svoje obitelji, koji uključuje par stotina hektara šume", objasnio je gospodin Burket u e-pošti. "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 živopisne ptice kako izleću iz malene rupe za zalijevanje na jednom 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 da dobijem pristojne pikse ptice u divljini i kupio sam profesionalni fotoaparat i zum objektiv."

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

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

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

Brewsterova je peharnica dobila ime 1874. godine nakon što ju je opisao William Brewster, koji ju je otkrio u Massachusettsu. U početku se mislilo da je nova vrsta, ptica je dobila znanstveno ime Vermivora leucobronchialis, ali Brewsterova je peraja danas poznata kao hibrid između plavokrvnih i zlatnokrilnih vođa; Vermivora cyanoptera X Vermivora chrysoptera. Brewsterove pločice obično sadrže genetski dominantne likove i obrasce šljokica - na primjer, crna linija kroz njegovo oko i izrazito odvojene trake krila potječu od plavkastog krila, dok kremasti žuti potkoljenici i žute šipke krila potječu od zlatnokrilnog pijetla.

"Kada sam te večeri proučavao svoje slike, primijetio sam da joj nedostaju crni naočali i žuto obojenje grudi koje su tipične 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?

Čarap mužjaka Burket jasno pokazuje svoj bijeli supercilijum i slabičastu sivkastu masku što se vidi u Brewsterovoj čorbi, što je dominantno obilježje njegovog matičnjaka sa zlatnim krilom.
(Kredit: Lowell Burket.)

"Zatim sam pregledao pticu sa slike unazad i vidio sam bijeli supercilijum [" obrvu "] i blijedu sivu masku, tipičnu za zlatnookretnog krila, 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. Je li ova vrsta mogla biti jedan od roditelja misterioznih klopotica?
(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. Grickalice oba spola uče pjesme svoje vrste 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 vrstu je otac.

Čuvar muške burke pokazuje svijetu svoje pjevačke sposobnosti.
(Kredit: Lowell Burket.)

Nekoliko tjedana kasnije gospodin 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 doista tajanstvena ptica, pjevajući pjesmu klatna na stranu kestena.

Može li ova misteriozna ptica biti hibrid s Brewsterovom toplinskom majkom i ocem krvavice s jednostranim kestenom? Može li on fotografirati majku ove ptice prethodnih ljeta na otvoru za ptice? Gospodin Burket pregledao je svoje fotografije ptica iz prethodne godine i opazio čorbu Brewstera. Znao je i da se krvavice u obliku kestena uzgajaju u šumi na njegovom imanju, pa ... je li moguće da je ovo bio nikad viđeni prirodni "trostruki hibrid" između Brewsterove majke ptičje groznice i oca blatnjaka s kestenom. ? To se zasigurno činilo kao nadarena ideja: iako su Brewsterovi kroničari sami hibridi, oni su hibridi dviju usko povezanih vrsta koje su u potpuno drugačijem rodu od udaljenije povezane krvavice s jednog 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 bih 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 pomislili da sam pukotina", 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 poznavanju navika gospodina Burketa o navikama ove ptice, trebalo je samo 4 minute da je uhvatite.

Mrvicu Burketa, nikad zabilježenu trostruku hibridnu pticu, David Toews i Lowell Burket zarobili su 28. lipnja 2018. i okovalili ih 28. juna 2018. godine.
(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 drži 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, bili su karakterističniji za Vermivora warblers. Dr. Toews napravio je različite detaljne fotografije i zabilježio duljinu tajanstvene ptice i krila 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 također uzeo sićušan 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, zlatna krila; plava, plava krila; siva, Brewsterove) i peraje u obliku kestena (crvena). Hibrid je prikazan zvjezdicom. (b) Genetski indeks na šest lokusa koji razlikuju Vermivora peraje. Iz hibrida smo procijenili genetski indeks njegova matičnog roditelja, spadajući u raspon hibrida između zlatnokrvnih i plavokrilnih peraja (tj.

Tragovi su bili izravni. Ne samo da je pjesma bio snažan 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 pera (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 DNA ptica (mtDNA) bila je 99% identična zlatnokrilnim perajama i 97% identična plavokrilima - ove se vrste razlikuju za samo 3–4% (slika 2b) - tako taj je nalaz bio onakav kakav se očekivao ako je njegova majka bila Brewsterova gnjida. No, Vermivora mtDNA razlikuje se od sekvenata kestena (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 ptica koji se nedvosmisleno razlikuju od vermivora Vermivora (n = 89 mjesta) i otkrio da je misteriozna ptica bila heterorozna na sva mjesta osim jednog - i retrospektivno, ovo je određeno mjesto vjerojatno promjenjivo i u jedrilicama s kestenom.

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

SNP („snips“) su vrlo čest oblik genetske varijacije koji se vidi kod svih živih bića, a predstavljaju promjenu samo jednog nukleotida ili DNK bloka unutar genoma. Dakle, otkrivanje da se polovica tih SNP-a podudara s onima čička-kestena ukazuje na identitet oca misteriozne ptice. (Imajući na umu da svaki roditelj svakom svom potomstvu osigura polovicu svoga ukupnog genoma.)

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

Usporedba genetskog indeksa pretpostavljene majke s drugim Vermivora perajama (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 krvara 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 crnokose.

"Ženka je hibrida s zlatnim krilom i plavim krilima - koja se naziva i Brewsterovim čapljom. Zatim se sparila s pjegavicom kestena i uspješno se reproducirala.

Predviđeno obiteljsko stablo voćara koje vodi do novoopisanog hibrida tri vrste. Plavokrilna, zlatnokrita i Brewsterova groznica Liz Clayton Fuller; kestenjasta jednostruka stenjača iz del Hoyo i sur. (2018.) Priručnik živih ptica svijeta; nova hibridna „Burketova čaša“ Jillian Ditner.
(Grafička ljubaznost Cornell Laboratorija za ornitologiju.)

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

"To je mogla biti samo pogreška (događaju se ovakve 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 roba povećava se tijekom posljednjih desetljeća u cijelom sjeveroistoku Sjedinjenih Država i širi se u Kanadu. Većina ove hibridizacije proizlazi iz plavih krila koji se kreću u staništa zlatnih krila. Ovaj pokret motiviran 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 uopće nijedan mužjak!" Primijetio je dr. Toews. Potom je istaknuo da hibridizacija među peharima Brewstera i peraje s kestenom nikada nije zabilježena.

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

Što ovaj hibridni čorbuk - danas formalno poznat kao Burketov čiča - otkriva prepreke vrstama, posebno kod ptica pjesama? Jesu li ti warblersi stvarni tipovi?

"Jednokratni hibridi primarno 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 čaršakov Burket pokazuje sljedeće fenotipske znakove zahvaljujući svim roditeljima:

  • Brewsterova pegla: žuta kapa; bijeli supercilium; zelena i siva na leđima i vratu; posebno odvojene žute / zlatne trake krila
  • Četkač u obliku kestena: žuta kapa; sva bijela grla; dojke i trbuh; mrlja mrlje; 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 dodalo noviji doprinos u smislu utvrđivanja tko su roditelji."

Može li ovaj Burketov čorbec uspješno ocavati svoju vlastitu '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. "A sada završim s otkrivanjem ptica prve vrste. To se može dogoditi bilo kome! "

Izvor:

David P. L. Toews, Henry M. Streby, Lowell Burket, Scott A. Taylor (2018). Čvrstokota drvo proizvedeno i interspecifičnom i međugeneracijskom hibridizacijom, Biology Letters, objavljeno na mreži 7. studenog 2018. godine prije tiska | doi: 10,1098 / rsbl.2018.0557

Izvorno objavljen u Forbesu 9. studenog 2018. godine.