Galapagos undersøgelse finder ud af, at nye arter kan udvikle sig på så lidt som to generationer

Ankomsten for 36 år siden af ​​en mærkelig fugl til en fjerntliggende ø i Galapagos -skærgården har givet direkte genetisk bevis for en ny måde, hvorpå nye arter opstår.

I denne uges nummer af tidsskriftet Videnskab , forskere fra Princeton University og Uppsala University i Sverige rapporterer, at den nytilkomne tilhører en art parret med et medlem af en anden art, der er bosat på øen, giver anledning til en ny art, der i dag består af cirka 30 individer.

Undersøgelsen stammer fra arbejde udført på Darwins finker, som lever på Galapagosøerne i Stillehavet. Den fjerntliggende placering har gjort det muligt for forskere at studere udviklingen af ​​biodiversitet på grund af naturlig selektion.

Den direkte observation af denne nye arts oprindelse fandt sted under feltarbejde udført i løbet af de sidste fire årtier af B. Rosemary og Peter Grant, to forskere fra Princeton, på den lille ø Daphne Major.

"Det nye ved denne undersøgelse er, at vi kan følge fremkomsten af ​​nye arter i naturen, "sagde B. Rosemary Grant, en senior forskningsbiolog, emeritus, og en seniorbiolog ved Institut for Økologi og Evolutionær Biologi. "Gennem vores arbejde med Daphne Major, vi var i stand til at observere parringen af ​​to fugle fra forskellige arter og derefter følge, hvad der skete for at se, hvordan speciering opstod. "

I 1981, en kandidatstuderende, der arbejder med Grants på Daphne Major, lagde mærke til den nye, en han, der sang en usædvanlig sang og var meget større i krop og næbstørrelse end de tre fastboende fuglearter på øen.

"Vi så ham ikke flyve ind fra havet, men vi lagde mærke til ham kort efter, at han ankom. Han var så forskellig fra de andre fugle, at vi vidste, at han ikke kom fra et æg på Daphne Major, "sagde Peter Grant, klasse af 1877 professor i zoologi, Emeritus, og professor i økologi og evolutionær biologi, emeritus.

Forskerne tog en blodprøve og frigav fuglen, som senere blev opdrættet med en hjemmehørende mellemmalet finke af arten Geospiz fortis, igangsætte en ny slægt. Grants og deres forskerhold fulgte den nye "Big Bird -slægt" i seks generationer, tage blodprøver til brug i genetisk analyse.

I den aktuelle undersøgelse, forskere fra Uppsala Universitet analyserede DNA indsamlet fra forældrefuglene og deres afkom gennem årene. Efterforskerne opdagede, at den oprindelige mandlige forælder var en stor kaktusfinke af arten Geospiza conirostris fra øen Española, hvilket er mere end 100 kilometer (ca. 62 miles) mod sydøst i øgruppen.

Den bemærkelsesværdige afstand betød, at hanfinken ikke var i stand til at vende hjem for at parre sig med et medlem af sin egen art og valgte derfor en makker blandt de tre arter, der allerede var på Daphne Major. Denne reproduktive isolation betragtes som et kritisk trin i udviklingen af ​​en ny art, når to separate arter krydser hinanden.

Afkommet blev også reproduktivt isoleret, fordi deres sang, som bruges til at tiltrække kammerater, var usædvanlig og undlod at tiltrække hunner fra den hjemmehørende art. Afkommet adskilte sig også fra de hjemmehørende arter i næbstørrelse og form, hvilket er en vigtig indikator for valg af makker. Som resultat, afkommet parrede sig med medlemmer af deres egen slægt, styrke udviklingen af ​​de nye arter.

Forskere antog tidligere, at dannelsen af ​​en ny art tager meget lang tid, men i Big Bird -slægten skete det på bare to generationer, ifølge observationer foretaget af tilskuddene på området i kombination med de genetiske undersøgelser.

Alle 18 arter af Darwins finker stammer fra en enkelt forfædres art, der koloniserede Galápagos for omkring en til to millioner år siden. Finkerne har siden diversificeret sig til forskellige arter, og ændringer i næbform og størrelse har givet forskellige arter mulighed for at udnytte forskellige fødekilder på Galápagos. Et kritisk krav for at speciering skal forekomme ved hybridisering af to forskellige arter er, at den nye slægt skal være økologisk konkurrencedygtig - det vil sige, god til at konkurrere om mad og andre ressourcer med de andre arter - og det har været tilfældet for Big Bird -slægten.

"Det er meget slående, at når vi sammenligner størrelsen og formen på Big Bird -næbbet med næbmorfologierne for de tre andre arter, der lever i Daphne Major, de store fugle indtager deres egen niche i næbmorfologirummet, "sagde Sangeet Lamichhaney, en postdoktor ved Harvard University og den første forfatter på undersøgelsen. "Dermed, kombinationen af ​​genvarianter bidraget fra de to indavlsarter i kombination med naturlig selektion førte til udviklingen af ​​en næbmorfologi, der var konkurrencedygtig og unik. "

Definitionen på en art har traditionelt inkluderet manglende evne til at producere fuldt frugtbart afkom fra blandingsarter, som det er tilfældet for hesten og æslet, for eksempel. Imidlertid, i de senere år er det blevet klart, at nogle nært beslægtede arter, som normalt undgår avl med hinanden, producerer faktisk afkom, der kan overføre gener til efterfølgende generationer. Forfatterne af undersøgelsen har tidligere rapporteret, at der har været en betydelig mængde genstrøm blandt arter af Darwins finker i løbet af de sidste flere tusinde år.

Et af de mest markante aspekter af denne undersøgelse er, at hybridisering mellem to forskellige arter førte til udviklingen af ​​en ny slægt, der efter kun to generationer opførte sig som enhver anden art af Darwins finker, forklarede Leif Andersson, en professor ved Uppsala University, der også er tilknyttet det svenske universitet for landbrugsvidenskab og Texas A&M University. "En naturforsker, der kom til Daphne Major uden at vide, at denne slægt opstod for nylig, ville have anerkendt denne slægt som en af ​​de fire arter på øen. Dette viser klart værdien af ​​langvarige feltstudier, " han sagde.

Det er sandsynligt, at nye slægter som de store fugle er opstået mange gange under udviklingen af ​​Darwins finker, ifølge forfatterne. Størstedelen af ​​disse slægter er uddøde, men nogle kan have ført til udviklingen af ​​nutidige arter. "Vi har ingen indikation om den langsigtede overlevelse af Big Bird-slægten, men det har potentiale til at blive en succes, og det giver et smukt eksempel på en måde, hvorpå speciering sker, "sagde Andersson." Charles Darwin ville have været spændt på at læse dette papir. "