Ewolucja na żywo. Nowy gatunek w dwa pokolenia

Żyjący na wyspach Galapagos na Ocenie Spokojnym mały ptak udowodnił, że wystarczą zaledwie dwie generacje, by powstał nowy gatunek – Big Bird.

Badania zięb Darwina żyjących na wyspie Daphne w archipelagu wysp Galapagos dostarczyły bezpośrednich dowodów genetycznych, że ewolucja może zachodzić bardzo szybko. Populacja małego ptaka, który 36 lat temu przybył na wyspę, liczy obecnie 30 osobników.

Podczas badań naukowcy z Uniwersytetu Princeton oraz Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji mieli doskonałą szansę oglądać ewolucję zupełnie nowego gatunku na własnych oczach. Trwało to zaledwie da pokolenia. Publikacja badaczy ukazała się na łamach prestiżowego pisma „Science”.

Istnieje co najmniej 18 gatunków zięb Darwina. Odkrył je, jak sama nazwa wskazuje, Charles Darwin, choć sam nie uznawał ich za nazbyt ciekawe. Ich opis jest dziełem innych uczonych. Ale to one dostarczyły bezpośredni dowód genetyczny na to, że ewolucji wystarczą zaledwie dwie generacje.

– Nowością tego badania jest to, że mogliśmy śledzić pojawianie się nowych gatunków w środowisku naturalnym. Dzięki naszej pracy na Daphne byliśmy w stanie zaobserwować połączenie się w parę dwóch ptaków z różnych gatunków, a następnie śledzić, co się stanie – powiedziała Rosemary Grant z Uniwersytetu Princeton.

W 1981 roku na wyspie Daphne jeden ze studentów zauważył nowego samca ptaka, który „śpiewał” niezwykłą pieśń. Do tego był znacznie większy od pozostałych trzech gatunków ptaków zamieszkujących wyspę.

– Nie widzieliśmy, jak przyleciał, ale zauważyliśmy go wkrótce po jego przybyciu. Był inny od reszty ptaków na wyspie. Wiedzieliśmy, że nie wykluł się na Daphne – wyjaśnił Peter Grant.

Badacze pobrali od przybysza próbkę krwi i wypuścili ptaka na wolność. Dopiero potem zauważyli, że połączył się on w parę z samiczką należącą do miejscowego gatunku Darwinki czarnej (Geospiza fortis) inicjując nową linię zięb Darwina nazwanych przez naukowców Big Bird lineage.

Naukowcy bacznie obserwowali Wielkie Ptaki. Przez sześć pokoleń pobierali próbki krwi od potomków przybysza, które zostały poddane analizie genetycznej. Analizą zajęli się naukowcy z Uniwersytetu w Uppsali. Przeanalizowali DNA zebrane od rodziców ptaków i ich potomstwa. Odkryli, że pierwotnym samcem, tym, który przybył na Daphne, był duży samiec Darwinki grubodziobej (Geospiza conirostris). Gatunek ten zamieszkuje wyspę Española, która znajduje się w odległości ponad 100 kilometrów na południowy wschód od archipelagu.

Duża odległość oznaczała, że ​​samiec nie był w stanie wrócić do domu, dlatego wybrał partnerkę spośród trzech gatunków żyjących już na Daphne. Ta reprodukcyjna izolacja jest uważana za krytyczny krok w rozwoju nowego gatunku, kiedy krzyżują się dwa osobne gatunki.

Potomstwo przybysza także było wyizolowane reprodukcyjnie, ponieważ „śpiew”, którym samce wabią partnerki nie przyciągał samic z gatunku rezydującego na wyspie. Co więcej, potomstwo również różniło się od gatunków żyjących na wyspie wielkością i kształtem dzioba, co jest głównym powodem wyboru partnera. W rezultacie potomstwo kojarzyło się między sobą, wzmacniając rozwój nowego gatunku.

fot. Princeton University

 

Naukowcy wcześniej założyli, że formowanie się nowego gatunku zajmuje bardzo dużo czasu, ale w linii Wielkiego Ptaka stało się to tylko w dwóch pokoleniach.

Wszystkie 18 gatunków zięb Darwina miało wspólnego przodka, który skolonizował Galapagos około miliona – dwóch milionów lat temu. Od tamtego czasu ptaki te rozwinęły się w różne gatunki. Różnią się kształtem i wielkością dziobów, co umożliwiło niektórym z nich wykorzystywanie różnych źródeł żywności na Galapagos.

– Uderzające jest to, że kiedy porównujemy wielkość i kształt dziobów nowego gatunku z morfologiami dzioba pozostałych trzech gatunków zamieszkujących Daphne, Big Bird znalazł swoją niszę. Kombinacja wariantów genów, wniesiona z dwóch gatunków krzyżujących się w połączeniu z selekcją naturalną, doprowadziła do ewolucji morfologii dzioba, która była konkurencyjna i unikalna – ocenił Sangeet Lamichhaney z Uniwersytetu Harvarda.

Krzyżowanie się gatunków nie jest niczym nowym. Jednak w większości przypadków potomstwo pochodzące z takiego związku jest bezpłodne. Jak chociażby w przypadku mułów, potomstwa osła i konia. Ale niektóre blisko spokrewnione gatunki, które normalnie unikają rozmnażania się, faktycznie są w stanie posiadać potomstwo, które może przekazywać geny kolejnym pokoleniom.

– To jeden z najbardziej uderzających aspektów tego badania. Krzyżowanie się między dwoma różnymi gatunkami doprowadziło do powstania nowej linii, która po zaledwie dwóch pokoleniach zachowała się jak każdy inny rodzaj zięb Darwina – podkreślił Leif Andersson, profesor Uniwersytetu w Uppsali. – To wyraźnie pokazuje wartość długotrwałych badań terenowych – dodał.

Jest bardzo prawdopodobne, że nowe linie genetyczne, takie jak w przypadku Wielkiego Ptaka, powstawały wiele razy podczas tysięcy lat ewolucji. Większość z tych linii wyginęła, ale niektóre z nich mogły doprowadzić do ewolucji współczesnych gatunków. – Nie mamy żadnych wskazówek na temat długoterminowego przetrwania linii Big Bird, ale ma ona potencjał, by odnieść sukces. Charles Darwin byłby podekscytowany – przyznał Andersson

 

 

Źródło: Uniwersytet Princeton, Science, fot. Princeton University/ P. R. Grant