Зяблики Дарвина — классический пример адаптивного излучения. Их общий предок прибыл на Галапагосские острова около двух миллионов лет назад. За прошедшее время зяблики Дарвина превратились в 15 признанных видов, различающихся размером тела, формой клюва, пением и поведением при кормлении.
Изменения в размере и форме клюва позволили различным видам использовать различные пищевые ресурсы, такие как насекомые, семена, нектар цветков кактуса, а также кровь игуан, все это было обусловлено дарвиновским отбором.«Мы секвенировали 120 птиц, включая все известные виды зябликов Дарвина, а также два близкородственных вида, чтобы изучить их эволюционную историю», — объясняет аспирант Сангит Ламичхейни и поделился первым автором статьи. Были проанализированы несколько особей каждого вида, а для некоторых видов были отобраны пробы птиц с шести различных островов для изучения различий внутри и между островами.
Одно из важных открытий заключалось в том, что обмен генами между видами играл заметную роль на протяжении всей истории эволюции зябликов Дарвина. Ученые смогли даже проследить явные признаки гибридизации зяблика-певчихи и общего предка древесных и наземных зябликов, которые, должно быть, произошли около миллиона лет назад.
«Во время нашей полевой работы на Галапагосских островах мы наблюдали множество примеров гибридизации между видами зябликов Дарвина, но долгосрочные эволюционные эффекты этих гибридизаций были неизвестны», — говорят Питер и Розмари Грант из Принстонского университета, которые знают больше о биологии. зябликов Дарвина, чем кто-либо другой в мире после проведения полевых работ на Галапагосских островах в течение 40 лет.«Теперь мы можем с уверенностью заключить, что межвидовая гибридизация сыграла решающую роль в эволюции зябликов и внесла свой вклад в сохранение их генетического разнообразия», — говорит Питер Грант.
Самым поразительным фенотипическим разнообразием зябликов Дарвина является изменение размера и формы клювов. Чарльза Дарвина поразило это биологическое разнообразие, и он сравнил его с разнообразием, к которому он привык среди европейских птиц, таких как боязнь, зяблик и певчие птицы, как это описано в его книге «Путешествие бигля». Команда исследовала генетическую основу изменения формы клюва, сравнив два вида с тупыми клювами и два вида с острыми клювами.
Пятнадцать областей генома выделялись как сильно отличающиеся на этом контрасте, и целых шесть из них содержали гены, которые ранее были связаны с черепно-лицевым развитием и / или развитием клюва.«Наиболее захватывающим и важным открытием было то, что генетическая изменчивость в гене ALX1 связана с вариациями формы клюва не только между видами зябликов Дарвина, но и среди особей одного из них, среднего наземного зяблика», — объясняет Лейф Андерссон, Университет Упсалы. , Шведский университет сельскохозяйственных наук и Техасский университет AM, которые руководили исследованием.
«Это очень захватывающее открытие для нас, поскольку ранее мы показали, что форма клюва у среднего наземного зяблика претерпела быструю эволюцию в ответ на изменения окружающей среды. Теперь мы знаем, что гибридизация смешивает различные варианты важного гена ALX1», — говорит Розмари Грант.
Ген ALX1 кодирует фактор транскрипции, который играет решающую роль в нормальном черепно-лицевом развитии у позвоночных, а мутации, инактивирующие этот ген, вызывают серьезные врожденные дефекты, включая лобно-носовую дисплазию у людей.-«Это интересный пример, когда легкие мутации в гене, который имеет решающее значение для нормального развития, приводят к фенотипической эволюции», — комментирует Лейф Андерссон.
«Я не удивлюсь, если выяснится, что мутации с незначительными или незначительными эффектами на функцию или экспрессию ALX1 способствуют поразительному разнообразию лиц среди людей», — говорит Лейф Андерссон.
