De aankomst 36 jaar geleden van een vreemde vogel op een afgelegen eiland in de Galapagos-archipel heeft direct genetisch bewijs geleverd van een nieuwe manier waarop nieuwe soorten ontstaan.

In de uitgave van het tijdschrift van deze week Wetenschap , onderzoekers van Princeton University en Uppsala University in Zweden melden dat de nieuwkomer die tot een soort behoort, gepaard is gegaan met een lid van een andere soort die op het eiland woont, waardoor een nieuwe soort ontstond die tegenwoordig uit ongeveer 30 individuen bestaat.

De studie is afkomstig van werk uitgevoerd op Darwinvinken, die op de Galapagos-eilanden in de Stille Oceaan leven. De afgelegen locatie heeft onderzoekers in staat gesteld de evolutie van de biodiversiteit als gevolg van natuurlijke selectie te bestuderen.

De directe waarneming van de oorsprong van deze nieuwe soort vond plaats tijdens veldwerk dat de afgelopen vier decennia is uitgevoerd door B. Rosemary en Peter Grant, twee wetenschappers uit Princeton, op het kleine eiland Daphne Major.

"Het nieuwe van deze studie is dat we de opkomst van nieuwe soorten in het wild kunnen volgen, " zei B. Rosemary Grant, een senior onderzoeksbioloog, emeritus, en een senior bioloog bij de afdeling Ecologie en Evolutionaire Biologie. "Door ons werk aan Daphne Major, we waren in staat om het paren van twee vogels van verschillende soorten te observeren en vervolgens te volgen wat er gebeurde om te zien hoe soortvorming plaatsvond."

In 1981, een afgestudeerde student die met de Grants op Daphne Major werkte, merkte de nieuwkomer op, een mannetje dat een ongewoon lied zong en veel groter was in lichaam en snavelgrootte dan de drie soorten vogels die op het eiland woonden.

"We hebben hem niet van over zee zien binnenvliegen, maar we merkten hem kort nadat hij aankwam. Hij was zo anders dan de andere vogels dat we wisten dat hij niet uit een ei op Daphne Major kwam, " zei Peter Grant, de klasse van 1877 hoogleraar zoölogie, Emeritus, en hoogleraar ecologie en evolutionaire biologie, emeritus.

De onderzoekers namen een bloedmonster en lieten de vogel vrij, die later kweekte met een ingezeten middelgrote grondvink van de soort Geospiz fortis, het initiëren van een nieuwe lijn. De Grants en hun onderzoeksteam volgden zes generaties lang de nieuwe "Big Bird-lijn", het nemen van bloedmonsters voor gebruik bij genetische analyse.

In de huidige studie, onderzoekers van de Universiteit van Uppsala analyseerden DNA dat door de jaren heen was verzameld van de oudervogels en hun nakomelingen. De onderzoekers ontdekten dat de oorspronkelijke mannelijke ouder een grote cactusvink van de soort was Geospiza conirostris van het eiland Española, dat is meer dan 100 kilometer (ongeveer 62 mijl) naar het zuidoosten in de archipel.

De opmerkelijke afstand betekende dat de mannelijke vink niet in staat was om naar huis terug te keren om te paren met een lid van zijn eigen soort en dus koos hij een partner uit de drie soorten die al op Daphne Major zaten. Deze reproductieve isolatie wordt beschouwd als een cruciale stap in de ontwikkeling van een nieuwe soort wanneer twee afzonderlijke soorten kruisen.

De nakomelingen werden ook reproductief geïsoleerd omdat hun zang, die wordt gebruikt om partners aan te trekken, was ongebruikelijk en slaagde er niet in om vrouwtjes van de aanwezige soort aan te trekken. De nakomelingen verschilden ook van de inwonende soort in grootte en vorm van de snavel, wat een belangrijke cue is voor de partnerkeuze. Als resultaat, de nakomelingen paren met leden van hun eigen afstamming, versterking van de ontwikkeling van de nieuwe soort.

Onderzoekers gingen er eerder van uit dat de vorming van een nieuwe soort erg lang duurt, maar in de Big Bird-lijn gebeurde het in slechts twee generaties, volgens waarnemingen van de Grants in het veld in combinatie met de genetische studies.

Alle 18 soorten Darwinvinken zijn afgeleid van een enkele voorouderlijke soort die ongeveer één tot twee miljoen jaar geleden de Galápagos koloniseerde. De vinken zijn sindsdien gediversifieerd in verschillende soorten, en veranderingen in de vorm en grootte van de snavel hebben ervoor gezorgd dat verschillende soorten verschillende voedselbronnen op de Galápagos hebben kunnen gebruiken. Een cruciale vereiste voor soortvorming door hybridisatie van twee verschillende soorten is dat de nieuwe afstamming ecologisch concurrerend moet zijn, dat wil zeggen, goed in het concurreren om voedsel en andere hulpbronnen met de andere soorten - en dit is het geval geweest voor de Big Bird-afstamming.

"Het is heel opvallend dat wanneer we de grootte en vorm van de Big Bird-snavels vergelijken met de snavelmorfologieën van de andere drie soorten die Daphne Major bewonen, de Big Birds bezetten hun eigen niche in de snavelmorfologieruimte, " zei Sangeet Lamichhaney, een postdoctoraal onderzoeker aan de Harvard University en de eerste auteur van het onderzoek. "Dus, de combinatie van genvarianten die werden bijgedragen door de twee kruisende soorten in combinatie met natuurlijke selectie leidde tot de evolutie van een snavelmorfologie die competitief en uniek was."

De definitie van een soort omvatte van oudsher het onvermogen om volledig vruchtbare nakomelingen te produceren van kruisende soorten, zoals het geval is voor het paard en de ezel, bijvoorbeeld. Echter, de afgelopen jaren is duidelijk geworden dat sommige nauw verwante soorten, die normaal gesproken vermijden om met elkaar te fokken, produceren inderdaad nakomelingen die genen kunnen doorgeven aan volgende generaties. De auteurs van de studie hebben eerder gemeld dat er de afgelopen duizenden jaren een aanzienlijke hoeveelheid genenstroom is geweest tussen soorten Darwinvinken.

Een van de meest opvallende aspecten van deze studie is dat hybridisatie tussen twee verschillende soorten leidde tot de ontwikkeling van een nieuwe afstamming die zich na slechts twee generaties gedroeg als elke andere soort van Darwinvinken, legde Leif Andersson uit, een professor aan de Universiteit van Uppsala die ook verbonden is aan de Swedish University of Agricultural Sciences en de Texas A&M University. "Een natuuronderzoeker die naar Daphne Major kwam zonder te weten dat deze afstamming zeer recent is ontstaan, zou deze afstamming hebben herkend als een van de vier soorten op het eiland. Dit toont duidelijk de waarde aan van langlopende veldstudies, " hij zei.

Het is waarschijnlijk dat nieuwe geslachten zoals de Big Birds vele malen zijn ontstaan ​​tijdens de evolutie van Darwins vinken, volgens de auteurs. De meeste van deze geslachten zijn uitgestorven, maar sommige hebben mogelijk geleid tot de evolutie van hedendaagse soorten. "We hebben geen indicatie over de overleving op lange termijn van de Big Bird-lijn, maar het heeft de potentie om een ​​succes te worden, en het geeft een mooi voorbeeld van een manier waarop soortvorming plaatsvindt, "zei Andersson. "Charles Darwin zou enthousiast zijn geweest om deze krant te lezen."