Gli scienziati scoprono un uccello raro che è un ibrido di tre diverse specie

Il lavoro investigativo degli scienziati ha dimostrato che un uccello canoro unico trovato da uno scienziato cittadino in Pennsylvania è la progenie di una madre ibrida warbler e un warbler padre di un genere completamente diverso - una combinazione mai registrata prima e che ha portato a un ibrido unico di tre specie uccello

di GrrlScientist per Forbes | @GrrlScientist

Questo pezzo è stato una scelta dell'editor di Forbes.

Il siluro di Burket maschio, un ibrido di tre specie unico nel suo genere. Sua madre era una warbler (ibrida) di Brewster Vermivora chrysoptera X Vermivora cyanoptera e suo padre era un warbler dalla parte di castagna, Setophaga pensylvanica.
(Credito: Lowell Burket)

"È estremamente raro", ha spiegato l'ornitologo David Toews (pronunciato "tays"), associato post-dottorato presso il Cornell Lab of Ornithology e autore principale di un recente studio sulle possibili origini di uno spettacolare ibrido aviario mai visto prima.

L'uccello unico è stato avvistato e fotografato per la prima volta dallo scienziato birder e cittadino, Lowell Burket, che vive e lavora a Pittsburgh, in Pennsylvania.

"Durante i periodi di migrazione e sporadicamente per tutta l'estate, faccio un viaggio di 2 ore in auto alla fattoria della mia famiglia, che comprende circa duecento acri di boschi", ha spiegato Burket tramite e-mail. "Ho avuto un interesse per tutta la vita nella fotografia naturalistica, ma non ho mai fatto nulla fino alla metà degli anni 2000 perché non avevo davvero tempo. Circa 9–10 anni fa, notai alcuni uccelli colorati che volavano fuori da un piccolo abbeveratoio su uno dei sentieri dei cavalli. Li ho notati di nuovo più tardi quella stessa estate nella stessa pozza d'acqua e ho deciso di vedere se potevo ottenere foto di questi uccelli colorati ”.

"La mia immagine era orribile perché gli uccelli erano così piccoli", osservò mestamente Burket. "[S] o ho fatto alcune ricerche sui modi migliori per ottenere discrete foto di uccelli in natura e ho acquistato una fotocamera professionale entry-level e un obiettivo zoom."

Come puoi vedere, la qualità delle sue fotografie di uccelli è migliorata notevolmente.

Il becchino di Burket maschio mostra due punti luccicanti disposti simmetricamente, sebbene deboli, su entrambi i lati del collo.
(Credito: Lowell Burket.)

“Il 7 maggio di quest'anno, ho fatto foto e video tutto il pomeriggio alla buca degli uccelli e l'ibrido è apparso due volte per circa 20 secondi. Ho pensato che fosse un warbler del Brewster e mi ha colpito perché non avevo mai visto un Brewster prima della migrazione primaverile. "

Il silvia di Brewster prese il nome nel 1874 dopo che fu descritto da William Brewster, che lo scoprì in Massachusetts. Inizialmente pensato per essere una nuova specie, all'uccello è stato dato il nome scientifico Vermivora leucobronchialis, ma il warbler di Brewster è ora noto per essere un ibrido tra warblers dalle ali blu e dalle ali d'oro; Vermivora cyanoptera X Vermivora chrysoptera. I warblers di Brewster presentano tipicamente personaggi e motivi piumaggio geneticamente dominanti - ad esempio, la linea nera attraverso l'occhio e i wingbar distintamente separati provengono dal warbler dalle ali blu, mentre le parti inferiori color crema e le barre gialle provengono dal warbler dalle ali dorate.

"Quando ho studiato le mie foto più tardi quella sera, ho notato che mancava il eyestripe nero e la colorazione del seno gialla che è tipica di Brewster", ha continuato Burket. Inoltre, notò che questo uccello misterioso aveva una debole, ma distintamente peculiare macchia rossastra su ciascun lato del collo. Era sporco? Sangue secco? O era la colorazione di piume dell'uccello?

Il beccaccia di Male Burket mostra chiaramente il suo supercilium bianco e la debole maschera grigiastra che si vede nel warbler di Brewster, una caratteristica di piumaggio dominante del suo genitore warbler dalle ali dorate.
(Credito: Lowell Burket.)

"Ho quindi esaminato l'uccello dall'immagine del retrovisore e ho potuto vedere il supercilium bianco ['sopracciglio'] e una debole maschera grigia, tipica dell'ala d'oro [warbler], quindi ho deciso che doveva essere di Brewster", Mr Burket continuato. "[B] ut da dove vengono i punti rufous?"

Le uniche specie di silvia nella zona con marcature sul collo di colore rossastro sono i warblers dalla faccia di castagna.

Silvia maschio adulto dal lato castano, Setophaga pensylvanica, che canta nella proprietà boscosa della famiglia di Lowell Burket. Questa specie potrebbe essere uno dei genitori del misterioso warbler?
(Credito: Lowell Burket.)

"Ho deciso che dovevo vederlo cantare per vedere quale canzone cantava."

La canzone è uno dei tanti "segnali diagnostici" che altri uccelli canori - e birdwatching! - fare affidamento per identificare le singole specie. Ogni specie canta il suo canto distintivo, che è come una femmina trova un compagno della specie corretta. I nidiacei di entrambi i sessi imparano le canzoni delle loro specie ascoltando i loro padri e i maschi vicini della stessa specie mentre sono ancora nel nido. Pertanto, la canzone di questo uccello misterioso dovrebbe essere diagnostica per quale specie fosse suo padre.

Il becchino di Burket maschio dimostra le sue abilità di canto al mondo.
(Credito: Lowell Burket.)

Alcune settimane dopo, Burket ha ottenuto il suo desiderio: ha filmato l'uccello misterioso che cantava per due giorni consecutivi. L'audio era di qualità abbastanza elevata da poter identificare la canzone della specie. Scoprì che l'uccello misterioso era davvero, cantando una canzone da silvia di castagna.

Questo uccello misterioso potrebbe forse essere un ibrido con una madre silvia di Brewster e un padre silvia di castagna? Potrebbe aver effettivamente fotografato la madre di questo uccello nella buca dell'uccello l'estate precedente? Il signor Burket ha rivisto le sue fotografie di uccelli dell'anno precedente e ha individuato un silvia femminile di Brewster. Sapeva anche che i guerrieri dalla parte della castagna si riproducono nei boschi della sua proprietà, quindi ... potrebbe essere possibile che si trattasse di un "triplo ibrido" naturale mai visto prima tra la madre di una silvia di Brewster e un padre di silvia di castagna ? Sembrava certamente un'idea inverosimile: anche se i warblers di Brewster sono essi stessi ibridi, sono ibridi tra due specie strettamente correlate che sono in un genere completamente diverso dal warbler dalla parte di castagna più lontanamente correlato. Ma quegli strani punti sul collo, la mancanza di una fascia per gli occhi scuri e la canzone - quella straordinaria canzone diagnostica! - erano avvincenti.

"Ho cercato su Google" ibrido warbler "e non sono riuscito a trovare nulla su questa combinazione e ho deciso di contattare il Cornell Lab of Ornithology per ottenere il parere di un esperto", ha spiegato Burket. Ha inviato alcune foto e video dell'uccello misterioso al "Lab of O" e ha atteso con impazienza una risposta.

"Ho cercato di rendere la posta elettronica un po 'intellettuale in modo che non pensassero che fossi un crackpot", ha ricordato Burket. "Aiutare le foto e i video".

Al laboratorio di O, il dottor Toews era incuriosito da ciò che vide. Una settimana dopo, ha guidato 4 ore da Cornell per incontrare il signor Burket e la mattina dopo hanno installato una rete nebulizzata nella stessa area in cui l'uccello misterioso aveva cantato ripetutamente. Grazie all'intima conoscenza del signor Burket delle abitudini di questo uccello, ci sono voluti solo 4 minuti per catturarlo.

Il silvia maschio di Burket, un uccello triplo ibrido mai registrato, è stato catturato e fasciato il 28 giugno 2018, da David Toews e Lowell Burket.
(Credito: Lowell Burket. Nota: questa immagine è stata ritagliata dall'originale.)

"[Sono] stata un'esperienza straordinaria", ha affermato Burket. "Avevo mai visto qualcosa di simile solo su Discovery Channel."

Ora che il dottor Toews aveva in mano questo uccello misterioso, notò che assomigliava molto a un giovenco dalla faccia di castagna giovanile - improbabile perché fu fotografato per la prima volta all'inizio di maggio e la maggior parte dei warblers non si impegnano fino a giugno. Ma allo stesso tempo, il supercilium bianco dell'uccello - nero nei warblers maschili castani maschi adulti, e oliva o grigio nei giovani o nelle femmine - e la sua debole chiazza grigia sulla guancia, erano entrambi più caratteristici dei warblers Vermivora. Il dottor Toews fece una serie di fotografie dettagliate e registrò la lunghezza della banconota e delle ali dell'uccello misterioso insieme ad altri personaggi fisici per un esame più approfondito, e gli diede una fascia da gamba USGS in alluminio con il numero unico: 2850–44901. Prima di rilasciare l'uccello, il Dr. Toews ha anche prelevato un piccolo campione di sangue per analisi genetiche. Quindi è tornato nel suo laboratorio e ha proceduto metodicamente attraverso tutte le sue informazioni raccolte come un ornitologico Sherlock Holmes.

Figura 2. (a) Culmen e lunghezza dell'ala per i warblers Vermivora (giallo, alato d'oro; blu, alato blu; grigio, Brewster) e warblers con il lato castagna (rosso). L'ibrido viene mostrato con un asterisco. (b) L'indice genetico attraverso sei loci che distinguono i warblers Vermivora. Dall'ibrido, abbiamo stimato l'indice genetico del suo genitore materno, che rientra nella gamma di ibridi tra i warblers alati d'oro e quelli alati blu (vale a dire

Gli indizi erano chiari. La canzone non solo era una forte indicazione del fatto che questo uccello misterioso aveva un beccospino dalla parte di castagna come padre, ma le misurazioni fisiche indicavano che questo uccello era decisamente un ibrido: il suo becco era più lungo delle banconote dei warblers dalla faccia di castagna, ma era all'interno la portata prevista per i warblers Vermivora (Figura 2a), e le sue ali erano più lunghe delle ali di qualsiasi specie di warbler Vermivora ma erano simili ai warblers con il lato castagna.

Le prove genetiche erano ugualmente convincenti: il DNA mitocondriale dell'uccello misterioso (mtDNA) era identico al 99% ai warbler dalle ali dorate e il 97% identico ai warblers dalle ali blu - queste specie differiscono solo del 3-4% (Figura 2b) - quindi questa constatazione fu come previsto se sua madre fosse una marmotta di Brewster. Tuttavia, il mtDNA di Vermivora differisce dalle sequenze di silvia (e altre specie di silvia Setophaga) di oltre l'8% (ref), che, ancora una volta, ha messo in evidenza la probabile identità del padre dell'uccello misterioso. (Tenendo presente, ovviamente, che mtDNA proviene solo dalla madre.)

Per chiarire ulteriormente l'identificazione del padre putativo dell'uccello misterioso, il dottor Toews ha quindi esaminato i polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) nel genoma dell'uccello che differiscono in modo inequivocabile dai warblers Vermivora (n = 89 siti) e hanno scoperto che l'uccello misterioso era eterozigote in tutti i siti tranne uno - e col senno di poi, questo particolare sito è probabilmente variabile anche nei warblers a castagna.

Polimorfismi a singolo nucleotide (SNP).
(Credito: David Eccles / CC BY 4.0)

Gli SNP ("tagli") sono una forma molto comune di variazione genetica osservata in tutti gli esseri viventi, che rappresenta un cambiamento in un solo nucleotide, o blocco costitutivo del DNA, all'interno del genoma. Pertanto, scoprendo che metà di questi SNP corrispondevano a quelli del silvia dai lati castani, puntavano verso l'identità del padre dell'uccello misterioso. (Tenendo presente che ogni genitore fornisce a ciascun figlio la metà del suo genoma totale.)

Un'ulteriore analisi di quegli SNP che distinguono in modo specifico i warbler dalle ali dorate e dalle ali blu ha rivelato che due dei sei provenivano da antenati di warbler dalle ali blu e quattro provenivano da antenati di warbler dalle ali dorate. Pertanto, un terzo dei SNP Vermivora di questo uccello misterioso proveniva da un silvia dalle ali blu, indicando che la madre di questo uccello era lei stessa un ibrido di "prima generazione".

Confrontando l'indice genetico della madre putativa con altri warbler Vermivora (Figura 2b), è emerso che nessun warbler fenotipico dalle ali blu aveva un indice genetico inferiore a 0,33, mentre solo due dei 149 warblers fenotipici ad ali d'oro avevano indici così alti. Al contrario, i warblers di Brewster hanno un valore indice genetico medio di 0,32 e il 23% dei warblers di Brewster ha esattamente un terzo di origine dalle ali blu. Quindi la madre putativa dell'uccello misterioso aveva un indice genetico entro l'intervallo previsto per i warblers di Brewster, affermando la sua identità e indicando che lei stessa era probabilmente il risultato di un "matrimonio misto" tra un silvia dalle ali blu e uno dalle ali dorate.

"La femmina è un ibrido Warbler dalle ali d'oro / blu - chiamato anche Warbler di Brewster. Si accoppiò quindi con un Warbler dalla parte di Castagna e si riprodusse con successo ", ha concluso il dott. Toews.

Albero genealogico previsto dei warblers che porta all'ibrido di tre specie appena descritto. Le ali da guerra blu, le ali dorate e i warblers di Brewster di Liz Clayton Fuller; Silvia dai lati castani di del Hoyo et al. (2018) Manuale degli uccelli del mondo vivo; nuovo ibrido

Ma perché questi uccelli canori dovrebbero ibridarsi? Tanto più che le femmine scelgono i loro compagni principalmente in base alla qualità delle loro canzoni?

"Potrebbe essere stato solo un errore (queste cose accadono)", ha risposto il dott. Toews via e-mail, "anche se potrebbe essere che il numero di compagni adatti sia così basso (i warblers Vermivora stanno diminuendo in tutti gli Appalachi) [che] fare il "meglio di una brutta situazione". "

In effetti, l'ibridazione tra warblers dalle ali dorate e dalle ali blu è aumentata negli ultimi decenni negli Stati Uniti nord-orientali e si è estesa in Canada. La maggior parte di questa ibridazione deriva da warblers dalle ali blu che si spostano in habitat di warbler dalle ali dorate. Questo movimento è motivato dagli effetti del riscaldamento climatico e dalla perdita dell'habitat della macchia preferito dai warblers dalle ali blu. Inoltre, le popolazioni di silvia dalle ali dorate sono in calo, quindi i compagni adatti tra questa specie sono limitati.

"Scegliere di accoppiarsi con un maschio che non è perfetto potrebbe essere meglio di nessun compagno!", Ha osservato il dott. Toews. Ha poi sottolineato che l'ibridazione tra i warblers di Brewster e i warblers a castagna non è mai stata registrata prima.

"In effetti, questo tipo di ibridazione di tre specie è" estremamente raro "tra tutti gli animali", ha detto il dott. Toews.

Che cosa rivela questo ibrido warbler - ora formalmente noto come il warbler di Burket - sulle barriere delle specie, specialmente negli uccelli canori? Questi warblers sono davvero speciali?

"Gli ibridi una tantum ci dicono principalmente che le barriere delle specie non sono perfette, ma non è del tutto sorprendente", ha spiegato il dott. Toews tramite e-mail. “In questo caso, ci dice anche qualcosa sulla compatibilità riproduttiva tra i taxa che sono abbastanza divergenti. Mentre questo ibrido potrebbe non riprodursi in realtà, suggerisce che non ci sono tonnellate di incompatibilità genetiche tra i taxa parentali, in modo che sia stato in grado di svilupparsi per apparire almeno "normale". "

"Questo tipo di accordo si adatta alla saggezza convenzionale anche in questi warblers - che le barriere delle specie sono mantenute da" barriere isolanti pre-accoppiamento "[come il canto] e non tanto da incompatibilità genetiche post-accoppiamento", ha aggiunto il dott. Toews.

Silvia maschio di Burket nella

In sintesi, questo guerriero di Burket mai visto prima d'ora mostra i seguenti personaggi fenotipici, grazie a ciascuno dei suoi genitori:

  • Il silvia di Brewster: berretto giallo; supercilium bianco; verde e grigio su schiena e nuca; barre alari giallo / oro nettamente separate
  • Silvia castagna: cappuccio giallo; tutto gola bianca; seno e pancia; punti rufous; anello bianco (in autunno); primarie marrone scuro sulle ali; debole striscia sul retro

Qual è stato l'aspetto più divertente di tutto questo lavoro investigativo?

"La parte divertente di questo per me è stata la possibilità di coinvolgere un cittadino scienziato come Lowell", ha risposto il dott. Toews. "Inoltre, utilizzando i marcatori genetici per prevedere i modelli di piumaggio materno, ciò ha reso questo un contributo più nuovo in termini di determinazione di chi fossero i genitori."

Potrebbe il becchino di questo Burket generare con successo i suoi "figli" o la sua discendenza mista lo renderà un compagno indesiderato? Poiché il dottor Toews ha rilasciato l'uccello, ha in programma di tenere d'occhio la buca nella proprietà della famiglia del signor Burket per vedere cosa riserva il futuro.

Cosa pensa il signor Burket di tutta questa eccitazione?

"Avevo letteralmente zero conoscenza degli uccelli fino a sette anni fa", ha risposto. “E ora finisco per scoprire quello che sembra essere un uccello unico nel suo genere. Può succedere a chiunque! ”

Fonte:

David P. L. Toews, Henry M. Streby, Lowell Burket, Scott A. Taylor (2018). Un silvia prodotto attraverso ibridazione interspecifica e intergenerica, Biology Letters, pubblicato online il 7 novembre 2018 prima della stampa | doi: 10,1098 / rsbl.2018.0557

Originariamente pubblicato a Forbes il 9 novembre 2018.