Учените откриват рядка птица, която е хибрид от три различни вида

Детективска работа на учените показа, че уникална птица-птица, открита от граждански учен в Пенсилвания, е потомство на хибридна майсторска пеперуда и баща на пеперуда от съвсем различен род - комбинация, която никога не е била регистрирана досега и която е довела до уникален тривидов хибрид птица

от GrrlScientist for Forbes | @GrrlScientist

Това парче беше избор на редактора на Forbes.

Мъжка Бъркет, първа по рода си хибридна тройка. Майка му е била (хибридна) пивоварна на Brewster Vermivora chrysoptera X Vermivora cyanoptera, а баща й е бил с кестенява кокошка, Setophaga pensylvanica.
(Кредит: Лоуъл Бъркет)

"Изключително рядко е", обясни орнитологът Дейвид Тоуес (произнася се "тай"), докторантен сътрудник в лабораторията по орнитология "Корнел" и водещ автор на скорошно проучване за възможния произход на грандиозен досега невиждан хибрид на птиците.

Уникалната птица е забелязана и заснета за пръв път от учения по птици и граждани Лоуъл Бъркет, който живее и работи в Питсбърг, Пенсилвания.

„По време на миграционните периоди и периодично през лятото правя 2-часово шофиране до стопанството на моето семейство, което включва няколкостотин декара гори“, обясни г-н Бъркет в имейл. „Имал съм интерес през целия живот към фотографията на дивите животни, но никога не съм правил нищо по средата на 2000-те, защото всъщност нямах време. Преди около 9–10 години забелязах няколко цветни птици, които летяха от малка дупка за поливане на една от конските пътеки. По-късно ги забелязах това лято в същия отвор за поливане и реших да видя дали мога да взема пикс от тези цветни птици. "

„Моят пикс беше отвратителен, тъй като птиците бяха толкова мънички“, съжалява мистър Бъркет. „[S] o Направих някои проучвания за най-добрите начини за получаване на прилична пикс от птици в дивата природа и закупих професионален фотоапарат и обектив с входно ниво.“

Както можете да видите, качеството на неговите снимки на птици се подобри драстично.

Котелът на мъжкия Бъркет показва две симетрично разположени, макар и слаби, рушисти петна от двете страни на врата му.
(Кредит: Лоуъл Бъркет.)

„На 7 май тази година снимах пикс и видеоклипове цял следобед в птичия отвор и хибридът се появи два пъти за около 20 секунди. Мислех, че е пеене на Брюстър и ми се открои, защото никога не бях виждал Брюстър през пролетната миграция. "

Кокошката на Брюстър получи името си през 1874 г., след като беше описана от Уилям Брустър, който я откри в Масачузетс. Първоначално се смяташе за нов вид, птицата получи научното име Vermivora leucobronchialis, но сега е известно, че пеперудата на Брустър е хибрид между синекрили и златистокрили пелени; Vermivora cyanoptera X Vermivora chrysoptera. Върбачите на Брюстър обикновено имат генетично доминиращи знаци и шарки на оперението - например черната линия през окото и отчетливо отделените ленти на крилата идват от синята крила, докато кремаво жълтите подкоси и жълтите крила са от златокрилата чапличка.

„Когато изучавах снимките си по-късно тази вечер, забелязах, че липсва черната очна линия и жълтото оцветяване на гърдите, което е характерно за Брюстър“, продължи господин Бъркет. Освен това той отбеляза, че тази мистериозна птица има слабо, но отчетливо червено-кафяво петно ​​от всяка страна на шията си. Мръсотия ли беше? Изсушена кръв? Или това беше цветното перо на птицата?

Кокошката на мъжкия Бъркет ясно показва бялата си суперцилия и бледа сивкава маска, която се вижда в кокошката на Брюстър, доминираща характеристика на оперението на нейния златокрил родител.
(Кредит: Лоуъл Бъркет.)

„След това разгледах птицата от снимката на задното виждане и видях бялата суперцилия [„ вежда “] и бледа сива маска, типична за златното крило [пеещата], така че реших, че трябва да е на Брустър“, г-н Бъркет продължава. „[B] ut откъде са дошли русофилните петна?“

Единственият вид кокошарник в района с ръбести цветни маркировки на гърдите са кестеняви керемиди.

Възрастна мъжка чаша с кестен, Setophaga pensylvanica, пееща в горския имот на Лоуъл Бъркет. Възможно ли е този вид да е един от родителите на тайнствената богаташка?
(Кредит: Лоуъл Бъркет.)

„Реших, че трябва да го видя как пее, за да видя каква песен пее.“

Песента е един от няколко „диагностични знаци“, които другите птичи птици - и птици! - разчитат на идентифициране на отделни видове. Всеки вид пее своя собствена отличителна песен, която е как женската намира половинка от правилния вид. Гнездото и на двата пола научават песните на своите видове, като слушат бащите си и близките мъжки от същия вид, докато все още са в гнездото. Следователно песента на тази мистериозна птица трябва да бъде диагностична за кой вид е бил нейният баща.

Човекът Бъркет демонстрира пред света своите певчески способности.
(Кредит: Лоуъл Бъркет.)

Няколко седмици по-късно, господин Бъркет получи желанието си: той видеоклип на тайнствената птица пее в два последователни дни. Аудиото беше достатъчно високо качество, за да може да идентифицира песента на вида. Той откри, че мистериозната птица наистина е, пееща песен с кестен.

Възможно ли е тази мистериозна птица да е хибрид с майката на Брюстър и баща на кокошка с кестен? Може ли всъщност да е снимал майката на тази птица в отвора на птицата предишното лято? Г-н Бъркет прегледа снимките на птиците си от предходната година и забеляза една женска пепелянка Брюстър. Той също така знаеше, че кестеновидните пелмени се размножават в гората на имота му, така че ... възможно ли е това да е никога не виждан в природата "троен хибрид" между майката на Брустър и една от кестеняви баща ? Това със сигурност изглеждаше като натрапчива идея: макар че самите хищници на Брустър са хибриди, те са хибриди между два близкородни вида, които са в съвсем различен род от по-отдалечената, свързана с кестен, кокошка. Но онези странни петна по шията му, липсата на тъмна ивица на очите и песента - онази забележителна диагностична песен! - бяха убедителни.

„Разгледах„ хибридна кокошка “и не можах да намеря нищо в тази комбинация и реших да се свържа с лабораторията по орнитология на Корнел, за да получа мнението на експерта“, уточни г-н Бъркет. Той изпрати по електронната поща няколко снимки и видео на мистериозната птица до „Лабораторията на О“ и очакваше с нетърпение отговор.

„Опитах се да направя имейла да звучи някак интелектуално, така че да не мислят, че съм крак“, припомни мистър Бъркет. „Помогнете на снимките и видеоклипа.“

Обратно в лабораторията на О, д-р Тоуз беше заинтригуван от видяното. Една седмица по-късно той замина на 4 часа от Корнел, за да се срещне с господин Бъркет, а на следващата сутрин те поставиха мрежа за мъгла в същия район, където мистериозната птица пееше многократно. Благодарение на интимните познания на господин Бъркет за навиците на тази птица, бяха нужни само 4 минути, за да я уловим.

Мъжкият Бъркет, никога не записана тройна хибридна птица, беше заловен и превързан на 28 юни 2018 г. от Дейвид Тоузс и Лоуъл Бъркет.
(Кредит: Лоуел Бъркет. Забележка: Това изображение е изрязано от оригинала.)

„[Не] бях невероятно изживяване“, каза господин Бъркет. „Само веднъж бях виждал нещо подобно на Discovery Channel.“

Сега, когато д-р Тоувс имаше тази мистериозна птица в ръка, той отбеляза, че тя много прилича на юношеска костенурка, която не е с кестен - малко вероятно, тъй като е заснета за първи път в началото на май и повечето боеприпаси не делят до юни. Но в същото време белият суперцилиум на птицата - черен при възрастни мъжки кестеняви пелмени и маслинено или сиво при млади или женски - и бледата му сива лепенка по бузите, бяха по-характерни за копринките Vermivora. Д-р Тоуз направи различни подробни снимки и записа дължината на сметката на крилото и мистерията заедно с други физически знаци за по-внимателно разглеждане и му даде алуминиева лента за крака USGS с уникален номер: 2850–44901. Преди да пусне птицата, д-р Тоувс взе и мъничка кръвна проба за генетични анализи. След това се върна в лабораторията си и методично обработи пътя си през цялата си събрана информация като орнитологичен Шерлок Холмс.

Фигура 2. (а) Дължина на косъма и крилата за копринките Vermivora (жълти, златистокрили; сини, синекрили; сиви, Брустър) и кестеняви пелмени (червени). Хибридът е показан със звездичка. (б) Генетичният индекс за шест локуса, които отличават Vermivora warblers. От хибрида сме изчислили генетичния индекс на майката-майка, попадайки в обхвата на хибридите между златистокрили и синекрили копринки (т.е. „певците на Брюстър“).
(Doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557)

Указанията бяха ясни. Не само песента беше ясен индикатор, че тази мистериозна птица е имала кестенява кокошка като баща, но физическите измервания показват, че тази птица най-определено е хибрид: сметката й е по-дълга от сметките на кестеняви едностранници, но е в рамките на очаквания диапазон за копринките Vermivora (фиг. 2а), а крилата му са по-дълги от крилата на който и да е вид на Vermivora, но те са били подобни на кестеняви еднокрили.

Генетичните доказателства са еднакво убедителни: митохондриалната ДНК на мистичната птица (mtDNA) е била 99% идентична на златокрилите пелмени и 97% идентична на синекрилите пелмени - тези видове се различават само с 3–4% (Фигура 2б) - така тази констатация беше както се очакваше, ако майка й беше кокошка Брюстър. Въпреки това, mtDNA на Vermivora се различава от едностранни кестеняви кокоши (и други видове кокоши сетофага) с повече от 8% (ref), което отново подчерта вероятната идентичност на бащата на мистериозната птица. (Имайки предвид, разбира се, че mtDNA идва само от майката.)

За по-нататъшно идентифициране на предполагаемия баща на мистериозната птица, д-р Тоувс след това изследва единични нуклеотидни полиморфизми (SNPs) в генома на птицата, които се различават недвусмислено от копринките Vermivora (n = 89 места) и открива, че мистериозната птица е хетерозиготна при всички сайтове, с изключение на един - и в ретроспекция, този конкретен сайт вероятно е променлив и в едностранни кестени.

Единични нуклеотидни полиморфизми (SNPs).
(Кредит: David Eccles / CC BY 4.0)

SNPs („фрагменти“) са много често срещана форма на генетична промяна, наблюдавана при всички живи същества, представляваща промяна в само един нуклеотид или ДНК градивен блок в генома. Така откриването, че половината от тези SNP съвпадат с тези на кестенявата кокошка, насочена към идентичността на бащата на мистериозната птица. (Имайки предвид, че всеки родител осигурява на всяко свое потомство половината от общия си геном.)

Допълнителният анализ на онези SNP, които конкретно разграничават златокрилите и синекрилите пелмени, разкриха, че две от шестте произхождат от синьокрило родословие, а четири са от златокрили предци на варели. По този начин една трета от SNP-тата на Vermivora на тази мистериозна птица идва от синя крилата кокошка, което показва, че майката на тази птица е била хибрид „ранно поколение“.

Сравняването на генетичния индекс на предполагаемата майка с други копринки на Vermivora (Фигура 2б) показа, че нито един фенотипичен синя крилат варел няма генетичен индекс до 0,33, докато само два от 149 фенотипни златни крилати крила имат индекси, които са толкова високи. За разлика от тях, Бръстерите имат среден генетичен индекс 0,32, а 23% от Бръстерите имат точно една трета порода на сините крила. Така че предполагаемата майка на птицата на мистерията има генетичен индекс в очаквания диапазон за боеприпасите на Брустър, потвърждаващ нейната идентичност, както и показва, че самата тя вероятно е резултат от „смесен брак“ между синята и златокрилата кокошка.

„Женската е хибрид със златисто крило / синьо крило - наричан също и варелица на Брюстър. След това тя се чифтосва с кокошка, която е с кестен, и успешно се възпроизвежда ”, заключи д-р Тоуес.

Предсказано родословно дърво на копринки, водещо до току-що описания хибрид от три вида. Синекрили, златисти и крилати Брюстър от Лиз Клейтън Фулър; едностранна кестенява дебеланка от del Hoyo et al. (2018) Наръчник за живите птици; нова хибридна „Кокошка на Бъркет“ от Джилиан Дитнер.
(Графична любезност на Лабораторията по орнитология на Корнел.)

Но защо изобщо тези хищници ще се хибридизират? Особено след като женските подбират своите приятели основно въз основа на качеството на песните си?

„Това може просто да е грешка (тези неща се случват)“, отговори д-р Тоувс в имейла, „въпреки че може да се окаже, че броят на подходящите приятели е толкова нисък (Vermivora warblers намалява в Appalachians) [че] тя беше правейки „най-доброто от лоша ситуация“. “

В действителност, хибридизацията между златокрилите и синекрилите пелмени нараства през последните десетилетия в Североизточната част на САЩ и се разпростира в Канада. По-голямата част от тази хибридизация е резултат от синекрили пелени, които се преместват в златистокрили хабитерални местообитания. Това движение се мотивира от ефектите на затоплящия климат и загубата на предпочитаното местообитание на сините крилати войници. По-нататък популациите от златокрили коприви намаляват, така че подходящите приятели сред този вид са ограничени.

„Изборът да се чифтираш с мъж, който не е перфектен, може да е по-добър, отколкото никаква половинка!“, Отбеляза д-р Тоуз. След това той посочи, че хибридизацията сред пелнерите на Брустър и едностранните кестени никога не е била регистрирана.

„Всъщност този тип хибридизация на три вида е„ изключително рядък “сред всички животни“, казва д-р Тоуес.

Какво разкрива тази хибридна кокошка - сега официално известна като кокошка на Бъркет - за бариерите на видовете, особено при птичи птици? Реалспециали ли са тези певци?

„Еднократните хибриди ни казват преди всичко, че бариерите на видовете не са перфектни, но това не е напълно изненадващо“, обясни д-р Тоуес в имейла. „В този случай това също ни разказва малко за репродуктивната съвместимост между таксоните, които са доста различни. Въпреки че този хибрид всъщност никога не може да се възпроизвежда, той все пак предполага, че няма много генетични несъвместимости между родителските таксони, така че той да е в състояние да се развие поне да изглежда „нормален“. “

„Този ​​тип се вписва с общоприетата мъдрост и в тези боеприпаси - че видовете бариери се поддържат чрез„ предварително чифтосване на изолиращи бариери “(като песен), а не толкова чрез генетични несъвместимости след чифтосване,“ добави д-р Тоуес.

Човекът на Бъркет в „птичката дупка“ в семейния имот на Лоуел Бъркет в Пенсилвания. Тази птица носи алуминиева лента за крака USGS, носеща свой специален номер, 2850–44901.
(Кредит: Лоуъл Бъркет.)

В обобщение, тази никога досега не виждана кокошка на Бъркет показва следните фенотипни знаци, благодарение на всеки от родителите си:

  • Кокошител на Брюстър: жълта капачка; бял суперцилий; зелено и сиво на гърба и тила; отчетливо отделени жълто / златисто крило
  • Едностранна кокошка: жълта капачка; всички с бяло гърло; гърда и корем; нечестиви петна; бял пръстен за очи (през есента); тъмнокафяви праймери на криле; слаба ивица на гърба

Кой беше най-приятният аспект от цялата тази детективска работа?

„Забавната част от това за мен беше, че можех да включа граждански учен като Лоуъл“, отговори д-р Тоуес. „Също така, използвайки генетичните маркери, за да прогнозирате моделите на оперение на майката, което направи това по-нов принос по отношение на определянето кои са родителите.“

Може ли този кокошарник на Бъркет успешно да баща собствените си „деца“ или неговото смесено потекло ще го направи нежелана половинка? Тъй като д-р Тоуес пусна птицата, той планира да следи отвора за птици върху семейното имущество на господин Бъркет, за да види какво има бъдещето.

Какво мисли мистър Бъркет за цялото това вълнение?

"Бях буквално нулеви познания за птиците до преди седем години", отговори той. „И сега най-накрая откривам това, което изглежда е първа по рода си птица. Може да се случи на всеки! ”

Източник:

David P. L. Toews, Henry M. Streby, Lowell Burket, Scott A. Taylor (2018). Дървесина, получена чрез междувидова и междуродова хибридизация, Biology Letters, публикувана онлайн на 7 ноември 2018 г. преди отпечатване | Дой: 10.1098 / rsbl.2018.0557

Първоначално публикуван във Forbes на 9 ноември 2018 г.