Informatie

Nieuwe soortvorming onder Darwinvinken


In deze video wordt beweerd dat Darwinvinken slechts een paar honderd jaar geleden op de Galápagos-eilanden zijn aangekomen. Zijn er de afgelopen 200 jaar nieuwe soortvormingen geweest?


Volgens oneZoom.org (zie het interessante knooppunt hier), delen de grote grondvink en de grote cactusvink ongeveer 170k jaar geleden een gemeenschappelijke voorouder. Toen ik op oneZoom.org tussen Darwinvinken keek, kon ik geen recentere soortvorming vinden. Ik kon hun referenties voor hun schattingen echter niet vinden.

Een deel van de moeilijkheid ligt hier echter in de exacte definitie van soorten die men bereid is te gebruiken (zie dit bericht). Hoewel het niet wordt vermeld in oneZoom.org, rapporteerde Grant and Grant (2009) bewijs van reproductieve isolatie binnen de G. fortis-soort.

Soortvorming, het proces waarbij twee soorten uit één soort ontstaan, omvat de ontwikkeling van reproductieve isolatie van twee uiteenlopende lijnen. Hier rapporteren we de vestiging en het voortbestaan ​​van een reproductief geïsoleerde populatie Darwinvinken op het kleine Gala'pagos-eiland Daphne Major in de secundaire contactfase van soortvorming. In 1981 arriveerde een allochtone middelgrote grondvink (Geospiza fortis) op het eiland. Het was ongewoon groot, vooral in de breedte van de snavel, zong een ongewoon lied en droeg enkele Geospiza scandens-allelen. We volgden het lot van deze persoon en zijn nakomelingen gedurende zeven generaties over een periode van 28 jaar. In de vierde generatie, na een ernstige droogte, werd de afstamming teruggebracht tot één broer en zus, die met elkaar fokten. Vanaf dat moment werd deze afstamming, die ongebruikelijke zang, morfologie en een uniek homozygoot marker-allel erft, reproductief geïsoleerd, omdat hun eigen nakomelingen met elkaar fokten en met geen ander lid van de aanwezige G. fortis-populatie. Deze waarnemingen komen overeen met enkele verwachtingen van een ecologische theorie van soortvorming, in die zin dat een barrière voor kruising ontstaat als een gecorreleerd effect van adaptieve divergentie in morfologie. De belangrijke, cultureel overgedragen zangcomponent van de barrière lijkt echter bij toeval te zijn ontstaan ​​door een aanvankelijk onvolmaakte kopie van het lokale lied door de immigrant. De studie onthult aanvullende stochastische elementen van soortvorming, waarbij divergentie wordt geïnitieerd in allopatry; immigratie naar een nieuw gebied van een enkele mannelijke hybride en eerste fokkerij met een zeldzame hybride vrouw.


Nieuwe soortvorming onder Darwinvinken - Biologie

Speciatie in realtime
februari 2010, update juli 2018

De Centraal-Europese zwartkop (links) en Galapagos-grondvink (rechts) zijn twee vogelsoorten die recentelijk soortvorming hebben ondergaan, terwijl wetenschappers observeerden.
We beschouwen soortvorming vaak als een langzaam proces. Al het beschikbare bewijs ondersteunt het idee dat verschillende soorten zijn geëvolueerd uit gemeenschappelijke voorouders, en toch verschijnen er niet dagelijks nieuwe soorten om ons heen. Voor veel biologen betekent dit dat soortvorming zo langzaam gebeurt dat het moeilijk is om op menselijke tijdschalen waar te nemen, dat we een populatie millennia of langer moeten volgen om ze daadwerkelijk in twee afzonderlijke soorten te zien opsplitsen. Nieuw onderzoek suggereert echter dat soortvorming gemakkelijker te observeren is dan we dachten. We moeten alleen weten waar we moeten zoeken.

Deze kaart toont de twee verschillende zwartkopmigratieroutes.
De Midden-Europese zwartkop
De Midden-Europese zwartkop brengt de zomers door in Duitsland en Oostenrijk en bracht tot de jaren zestig de winters door in het zwoele Spanje. Ongeveer 50 jaar geleden werd het voeren van vogels in de achtertuin populair in Groot-Brittannië. Met een kant-en-klare voedselvoorraad in Groot-Brittannië, konden zwartkoppen die toevallig genen droegen die ervoor zorgden dat ze naar het noordwesten migreerden, in plaats van naar het zuidwesten naar Spanje, overleven en terugkeren naar hun zomerbroedplaatsen in Midden-Europa. In de loop van de tijd is het aandeel van de bevolking met noordwest-migrerende genen toegenomen. Tegenwoordig overwintert ongeveer 10% van de bevolking in Groot-Brittannië in plaats van in Spanje.

Deze verandering in het migratiepatroon heeft geleid tot een verschuiving in de beschikbaarheid van partners. De noordwestelijke route is korter dan de zuidwestelijke route, dus de noordwest-trekvogels keren elke zomer eerder terug naar Duitsland. Omdat zwartkoppen een partner voor het seizoen kiezen wanneer ze op de broedplaatsen aankomen, hebben de vogels de neiging om te paren met anderen die dezelfde trekroute volgen.

Galapagosvinken
De Galapagosvinken worden sinds 1973 intensief bestudeerd door biologen Peter en Rosemary Grant. Op dat moment werd het Galapagos-eiland Daphne Major bezet door twee vinksoorten: de middelgrote grondvink en de cactusvink. Toen, in 1981, arriveerde een hybride vink op Daphne Major vanaf een naburig eiland. Het was deels grondvink, deels cactusvink, en vrij groot in vergelijking met de lokale bevolking. Het had ook een extra brede snavel en een ongewoon lied - een mash-up van de liedjes gezongen door grondvinken in zijn geboorteplaats en op Daphne Major. De immigrant ging gepaard met een lokale vrouwelijke grondvink (die toevallig ook enkele cactusvinkgenen droeg), en de Grants volgden de nakomelingen van deze vogels gedurende de volgende 28 jaar.

De nieuwe immigrantenvink (links), een cactusvink (midden) en een grondvink (rechts)

Na vier generaties kreeg het eiland te maken met ernstige droogte, waardoor veel vinken werden gedood. De twee overlevende afstammelingen van de immigrantenvink hebben met elkaar gepaard, en dit lijkt de weg vrij te maken voor soortvorming. In december 2009 kondigden de Grants aan dat de nieuwe lijn sinds de droogte is geïsoleerd van de lokale vinken: de kinderen en kleinkinderen van de overlevenden hebben alleen met elkaar nakomelingen voortgebracht.

Verschillende factoren hebben waarschijnlijk bijgedragen aan het isolement van de nieuwe afstamming. Omdat mannetjes hun liedjes vooral als juvenielen in het nest leren, zongen ook de mannelijke nakomelingen van de immigrant zijn vreemde, gemengde lied. Dit beïnvloedde waarschijnlijk welke vrouwtjes bereid waren om met hen te paren. Bovendien hebben vrouwelijke vinken de neiging om partners te kiezen met snavelgroottes die vergelijkbaar zijn met die van hen, dus de extra brede snavels van de nieuwe afstamming hebben haar waarschijnlijk ook beïnvloed in de richting van paring binnen de groep.

Deze twee voorbeelden maken duidelijk dat de scheiding tussen soorten niet zwart-wit is. In plaats daarvan vindt soortvorming plaats omdat veel verschillende soorten eigenschappen (fysiek, gedragsmatig en genetisch) langs een continuüm van elkaar afwijken. Daarom zijn biologen het soms oneens over waar de grens tussen beginnende soorten moet worden getrokken - wanneer een scheiding diep genoeg is geworden om een ​​nieuwe soortnaam te rechtvaardigen. Hoe we ze ook willen noemen, deze twee gevallen illustreren duidelijk hoe een afstamming zich kan splitsen en zich een weg kan banen langs twee afzonderlijke evolutionaire paden.

Natuurlijk is er geen manier om te weten of deze paden op een bepaald moment in de toekomst zullen samenkomen of nu zelfs volledig verschillend zijn. Een andere toevallige gebeurtenis op Daphne Major zou ertoe kunnen leiden dat de nieuwe vinklijn opnieuw begint te kruisen met de lokale populatie. En zwartkoppen kunnen nooit verschillen ontwikkelen die verder gaan dan een kleine verandering in vleugel- en snavelvorm. Hoewel we het lot van deze geslachten niet kunnen kennen, benadrukt het direct observeren van dergelijke verschillen in realtime het feit dat we niet altijd in het verre verleden of de verre toekomst hoeven te kijken om voorbeelden van soortvorming in actie te vinden. Overal om ons heen vindt evolutie plaats. We moeten alleen leren waar en hoe we het moeten zoeken.

Nieuwsupdate, juli 2018

In 2010 berichtten we over een soortvorming die in realtime werd waargenomen op de Galapagos-eilanden: in 1981 arriveerde een immigrantenvink op het eiland Daphne Major en begon daar te broeden met een lokaal vrouwtje (een middelgrote grondvink, Geospiza fortis) onder het toeziend oog van biologen. Die koppeling leidde tot de oprichting van een nieuwe lijn van vinken die alleen in zichzelf broedden en zich niet vermengden met de inheemse soort. Sinds 2010 zijn wetenschappers deze lijn van vogels blijven volgen, die voldoet aan alle belangrijke criteria om zijn eigen soort te zijn, en nieuwe onderzoeksinstrumenten erop toe te passen. Het afgelopen jaar maakten onderzoekers de resultaten bekend van de volledige genoomsequencing van de belangrijkste spelers in dit soortvormingsevenement & mdash en de ontdekking dat de mysterieuze man niet was wie ze oorspronkelijk hadden aangenomen dat hij was. Op basis van zijn uiterlijk dachten biologen eerst dat hij een hybride was van de middelgrote grondvink en de kleine cactusvink van een naburig eiland. Maar zijn genoom onthulde dat hij een grote cactusvink was (G. conirostris) van een eiland op meer dan 100 km afstand. Ondanks zijn nogal verre verwantschap met zijn partner op Daphne Major, waren hun nakomelingen succesvol. Binnen drie generaties waren ze volledig reproductief geïsoleerd van de lokale vogels. Na verloop van tijd verloor de afstamming genetische variatie door genetische drift (wat een bijzonder grote impact heeft op kleine populaties), maar bleef bloeien. Zet deze trend door en blijven de vogels hun eigen soort? Biologen staan ​​klaar om erachter te komen!

    Grant, P.R., en Grant, B.R. (2009). De secundaire contactfase van allopatrische soortvorming bij Darwinvinken. Proceedings van de National Academy of Sciences. 106(48): 20141-20148.

Inzicht in Evolution-bronnen:

Discussie- en uitbreidingsvragen

    Welk bewijs suggereert dat de Midden-Europese Blackcap-lijn begint te splitsen?

. Gebruik de vier stappen die op die pagina worden beschreven om uit te leggen hoe de zwartkoppen die naar Groot-Brittannië migreren, rondere vleugels kunnen hebben ontwikkeld.

en drie andere soortenconcepten. Leg voor elk concept uit of u denkt dat de twee delen van de zwartkoppopulatie volgens die definitie afzonderlijke soorten vormen. Leg uit wat uw redenering is en/of welke andere informatie u nodig heeft om deze beslissing te nemen.

Gerelateerde lessen en leermiddelen

    : In deze versie van de vogelbekactiviteit voor groep 6-12 leren leerlingen hoe variatie, habitatverschillen en natuurlijke selectie kunnen leiden tot aanpassing en divergentie.

: In deze activiteit voor de groepen 6-12 gaan leerlingen op reis naar de Grote Antillen om erachter te komen hoe de Anolis-hagedissen op de eilanden zijn geëvolueerd.

    Grant, P.R., en Grant, B.R. (2009). De secundaire contactfase van allopatrische soortvorming bij Darwinvinken. Proceedings van de National Academy of Sciences. 106(48): 20141-20148.

Lamichhaney, S., Han, F., Webster, M.T., Andersson, L., Grant, B.R. en Grant, P.R. (2017). Snelle hybride soortvorming bij Darwinvinken. Wetenschap. DOI: 10.1126/science.aao4593

Wagner, CE (2018). Onwaarschijnlijke grote vogels. Wetenschap. 359: 157-159.

Blackcap-migratieroutekaart na Rolshausen, G., Segelbacher, G., Hobson, K.A., en Schaefer, H.M. (2009). Hedendaagse evolutie van reproductieve divergentie in sympatrie langs een trekkende kloof. Huidige biologie. 19:2097-2101.

Foto's van immigrantenvinken en Daphne Major-grondvinken van Grant, P.R., en Grant, B.R. (2009). De secundaire contactfase van allopatrische soortvorming bij Darwinvinken. Proceedings van de National Academy of Sciences. 106(48): 20141-20148.


Voorbeelden van allopatrische soortvorming

Darwinvinken

Een belangrijk voorbeeld van allopatrische soortvorming vond plaats bij de Galapagos-vinken die Charles Darwin bestudeerde. Er zijn ongeveer 15 verschillende soorten vinken op de Galapagos-eilanden, en ze zien er allemaal anders uit en hebben gespecialiseerde snavels voor het eten van verschillende soorten voedsel, zoals insecten, zaden en bloemen. Al deze vinken kwamen van een gemeenschappelijke vooroudersoort die naar de verschillende eilanden moet zijn geëmigreerd. Toen populaties eenmaal op de eilanden waren gevestigd, raakten ze van elkaar geïsoleerd en ontstonden er verschillende mutaties. De mutaties die ervoor zorgden dat de vogels het meest succesvol waren in hun respectievelijke omgevingen, kwamen steeds vaker voor en in de loop van de tijd werden er veel verschillende soorten gevormd. Wanneer in een relatief snel geologisch tijdsbestek veel nieuwe soorten ontstaan ​​uit één gemeenschappelijke voorouder, wordt dit adaptieve straling genoemd.

Grand Canyon Eekhoorns

Toen de Grand Canyon werd gevormd, vormde het een natuurlijke barrière tussen de eekhoorns die in het gebied leefden. Ongeveer 10.000 jaar geleden werd de eekhoornpopulatie door deze geografische verandering van elkaar gescheiden en kon niet langer in hetzelfde gebied leven. Gedurende duizenden jaren werden de verdeelde eekhoornpopulaties twee verschillende soorten. Kaibab-eekhoorns leven aan de noordrand van de kloof en hebben een klein bereik, terwijl Abert-eekhoorns aan de zuidrand leven en in een veel groter bereik leven. Leden van deze twee soorten hebben een vergelijkbare grootte, vorm en dieet, en lichte kleurverschillen, maar ze hebben geen contact meer met elkaar en zijn zo verschillend geworden tijdens hun scheiding dat ze nu aparte soorten zijn.


17.3 Het proces van soortvorming

Deze vinken waren geografisch geïsoleerd van de oorspronkelijke Zuid-Amerikaanse populatie.

Ze overleefden en reproduceerden.

In de loop van de tijd kunnen sommige vinken van het eerste eiland naar een nieuw eiland zijn gemigreerd en een nieuwe geografisch geïsoleerde populatie zijn geworden.

Verschillende omstandigheden op de twee eilanden, zoals gevarieerde voedselbronnen, kunnen ertoe hebben geleid dat de populaties op verschillende manieren zijn geëvolueerd.

Dus de allelfrequenties in de genenpool van elke populatie zouden ook op verschillende manieren zijn veranderd.

In de loop van de tijd kunnen migratie, geografische isolatie en natuurlijke selectie meerdere keren hebben plaatsgevonden
verschillende Galapagos eilanden.

Bovendien kunnen populaties op verschillende eilanden
evolueerden afzonderlijk fokgedrag waardoor ze gedragsmatig geïsoleerd raakten.

Concurrentie tussen individuen en reacties op een veranderende omgeving hadden tot verdere selectieve druk op deze geïsoleerde populaties kunnen leiden.


Heeft Darwin het goed begrepen?

Darwin was zeker veel minder duidelijk over zijn opvattingen over hoe soorten zich vermenigvuldigen dan over zijn andere theorieën zoals gemeenschappelijke afstamming en natuurlijke selectie. Het eerste inzicht om te zien dat soorten zich moeten vermenigvuldigen, is echter op zichzelf opmerkelijk en Darwin bespreekt de belangrijkste factoren waarvan we nu weten dat ze van invloed zijn op de isolatie van soortvorming en lokale aanpassing aan verschillende omgevingen in het verspreidingsgebied van een soort. Daarmee legde hij de basis voor anderen om voort te bouwen op zijn oorspronkelijke ideeën.

We herkennen nu vier mechanismen van soortvorming die afhankelijk zijn van deze twee factoren:

1) Allopatrische soortvorming – dit is de klassieke eilandsoortvorming die door Darwin werd voorgesteld en later werd uitgebreid, met name door Ernst Mayr. Individuen van een soort migreren naar een eiland en worden geïsoleerd van hun ouderpopulatie. Natuurlijke selectie werkt vervolgens om de grondleggerpopulatie te wijzigen.

2) peripatrische soortvorming - dit lijkt veel op allopatrische soortvorming, maar in dit geval hoeft het 'eiland' geen oceanisch eiland te zijn, het kan bijvoorbeeld een geïsoleerde bergtop of bos zijn.

3) parapatrische soortvorming - dit is verwant aan het soort dingen dat Darwin zich voorstelde dat er gebeurde als een soort zijn verspreidingsgebied uitbreidt en een nieuwe habitat of niche binnengaat. Natuurlijke selectie zal lokale aanpassing bevorderen om aan de eisen van deze nieuwe omgeving te voldoen.

4) Sympatrische soortvorming - dit is misschien wat Darwin bedoelde toen hij het had over lokale aanpassing aan verschillende omgevingen binnen het bereik van een soort. Als er nieuwe varianten ontstaan ​​die beter passen in een bepaalde niche, zullen ze de voorkeur genieten van natuurlijke selectie.


Darwin 2.0: Nieuwe theorie over soortvorming, diversiteit

Vogels die verwant zijn, zoals Darwinvinken, maar die variëren in snavelgrootte en gedrag dat speciaal is geëvolueerd naar hun leefgebied, zijn voorbeelden van een proces dat soortvorming wordt genoemd. Lange tijd werd gedacht dat dramatische veranderingen in een landschap zoals de vorming van het Andesgebergte of de Amazone-rivier de belangrijkste drijfveer zijn die soorten ertoe aanzet om uit elkaar te gaan. Een recente studie toont echter aan dat soortvorming veel later plaatsvond dan deze dramatische geografische veranderingen. Onderzoekers van LSU's Museum of Natural Science hebben ontdekt dat tijd en het vermogen van een soort om te bewegen een grotere rol spelen in het proces van soortvorming. Dit onderzoek is onlangs gepubliceerd in de gedrukte editie van Natuur.

"De buitengewone diversiteit aan vogels in Zuid-Amerika wordt meestal toegeschreven aan grote veranderingen in het landschap in de loop van de geologische tijd, maar onze studie suggereert dat langere perioden van landschapsstabiliteit belangrijker zijn", zegt Robb Brumfield, directeur van het LSU Museum of Natural Science en Roy Paul. Daniels professor in de afdeling Biologische Wetenschappen, een van de hoofdauteurs.

Brumfield en zijn collega's onderzochten de genealogie van 27 vogelsoorten in de meest biodiverse regio ter wereld, de Neotropen, die zich uitstrekt van Zuid-Mexico via Midden-Amerika tot Zuid-Brazilië en het Amazone-regenwoud omvat.

"Door gedetailleerde bemonstering van veel vogellijnen te gebruiken, konden we een duidelijker en groter beeld krijgen van wanneer en hoe soorten zich binnen die lijnen vormden," zei Brumfield.

De genetische gegevens toonden meerdere beschrijvingen van soortendivergentie, van negen tot 29 verschillende gevallen in het Andesgebergte die in de loop van de tijd varieerden. Dit toont aan dat de vorming van het Andesgebergte niet de primaire oorzaak van soortvorming was, maar een indirect effect had op diversificatie als een semi-permeabele barrière.

De onderzoekers onderzochten vervolgens hoe de geschiedenis en ecologie de soortvorming onder de 27 geslachten van vogels beïnvloedden. Ze ontdekten dat hoe langer een soort een gebied kan bewonen, hoe groter de kans is dat het zich zal verspreiden en divergeren. Hoe minder mobiliteit een soort heeft, hoe groter de kans dat deze ook zal divergeren. Vogels die beperkt waren tot de bosbodem vertoonden bijvoorbeeld een significant hogere soortendiversiteit dan vogels die het open bladerdak van het bos bewoonden. Deze bevindingen hebben gevolgen voor het behoud. Als een soort voor langere tijd niet in hetzelfde gebied kan wonen, krijgt hij niet de kans om te evolueren en verder te gaan.

"Onze resultaten suggereren dat menselijke veranderingen in het landschap het soortvormingsproces effectief kunnen doden", zei Brumfield.


Soortvorming

Sympatrische soortvorming is het proces waarbij nieuwe soorten evolueren uit een enkele voorouderlijke soort terwijl ze in hetzelfde geografische gebied wonen.

Uitleg:

Het omvat de splitsing van een voorouderlijke soort in twee of meer reproductief geïsoleerde groepen zonder geografische isolatie van die groepen. Het belangrijkste aspect van sympatrische soortvorming is dat het optreedt wanneer beginnende soorten in fysiek contact met elkaar staan, mogelijk in staat om te kruisen en genen uit te wisselen.

Het is een van de drie traditionele geografische vormen van soortvorming. Hier is er geen geografische beperking voor kruising. Sympatrische soortvorming is uniek omdat het proces begint met volledige genetische vermenging tussen de uiteenlopende groepen.

Sympatrische soortvorming komt vrij vaak voor bij planten, die vatbaar zijn voor het verwerven van meerdere homologe sets chromosomen, wat resulteert in polyploïdie.

speciatie
De soortvorming is het feit dat twee verschillende populaties van dezelfde soort tot 2 nieuwssoorten leiden.

Allopatrische soortvorming
Allopatrische soortvorming kan optreden wanneer populaties van dezelfde soort geografisch gescheiden zijn, zodat genetische uitwisseling niet langer mogelijk is. Door op verschillende plaatsen te leven, moeten ze verschillende omgevingscondities (hitte, zoutgehalte, pH . ) onder ogen zien en zich dus anders aanpassen. Omdat ze generatie voor generatie iets anders worden, zullen ze zo verschillend worden dat ze niet kunnen broeden als ze weer op dezelfde plek zouden zijn.

De Darwinvinken zijn een goed voorbeeld van allopatrische soortvorming!

(Biologie 2108 Lezing Evolutie: Macro-evolutionaire processen)


Uit onderzoek van Princeton blijkt dat nieuwe soorten zich in slechts 2 generaties kunnen ontwikkelen

Het fokken van twee verschillende oudersoorten gaf aanleiding tot een nieuwe afstamming (door de onderzoekers “Big Bird'8221 genoemd). Er is vastgesteld dat deze afstamming een nieuwe soort is. Dit beeld is van een lid van de Big Bird-lijn. Copyright P.R. Grant

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 Science van deze week rapporteren onderzoekers van de Princeton University en de Uppsala University in Zweden 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 is ontstaan ​​die tegenwoordig bestaat uit ongeveer 30 personen.

De studie is afkomstig van werk dat is uitgevoerd met Darwinvinken, die leven op de Galapagos-eilanden in de Stille Oceaan. 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", zegt B. Rosemary Grant, senior onderzoeksbioloog, emeritus en senior bioloog bij de afdeling Ecologie en Evolutionaire Biologie. “Door ons werk aan Daphne Major konden we het paren van twee vogels van verschillende soorten observeren en vervolgens volgen wat er gebeurde om te zien hoe soortvorming plaatsvond.'8221

In 1981 merkte een afgestudeerde student die met de Grants op Daphne Major werkte 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 aanvliegen, 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 Class of 1877 Professor of Zoology, Emeritus, en een Professor in Ecologie en Evolutionaire Biologie, Emeritus.

De onderzoekers namen een bloedmonster en lieten de vogel vrij, die later fokte met een inwonende middelgrote grondvink van de soort Geospiz fortis, waarmee een nieuwe afstamming werd gestart. De Grants en hun onderzoeksteam volgden zes generaties lang de nieuwe '8220Big Bird-lijn'8221 en namen bloedmonsters voor gebruik in genetische analyse.

In de huidige studie analyseerden onderzoekers van de Universiteit van Uppsala het 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 was van de soort Geospiza conirostris van het eiland Española, dat meer dan 100 kilometer (ongeveer 62 mijl) naar het zuidoosten in de archipel ligt.

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 waren ook reproductief geïsoleerd omdat hun lied, dat wordt gebruikt om partners aan te trekken, ongebruikelijk was en geen vrouwtjes van de aanwezige soort aantrok. De nakomelingen verschilden ook van de inwonende soort in grootte en vorm van de snavel, wat een belangrijke aanwijzing is voor de partnerkeuze. Als gevolg hiervan paren de nakomelingen met leden van hun eigen afstamming, waardoor de ontwikkeling van de nieuwe soort werd versterkt.

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 competitief moet zijn - dat wil zeggen, goed in het concurreren om voedsel en andere hulpbronnen met de andere soorten - en dit was het geval voor de Big Bird-lijn.

"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 hun eigen niche in de snavelmorfologieruimte innemen," zei Sangeet Lamichhaney, een postdoctoraal onderzoeker aan de Harvard University en de eerste auteur van het onderzoek. “De combinatie van genvarianten die werden bijgedragen door de twee kruisingssoorten in combinatie met natuurlijke selectie leidde dus 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 voort te brengen uit kruisingen van soorten, zoals bijvoorbeeld het geval is voor het paard en de ezel. De afgelopen jaren is echter duidelijk geworden dat sommige nauw verwante soorten, die normaal gesproken vermijden om met elkaar te fokken, inderdaad nakomelingen voortbrengen 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 al na twee generaties gedroeg als elke andere soort Darwinvinken, legt Leif Andersson uit, een professor aan de Universiteit van Uppsala die is ook verbonden aan de Swedish University of Agricultural Sciences en Texas A&M University. 'Een natuuronderzoeker die naar Daphne Major kwam zonder te weten dat deze afstamming zeer recentelijk 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', zei hij.

Volgens de auteurs is het waarschijnlijk dat er tijdens de evolutie van de Darwinvinken vele malen nieuwe geslachten zoals de Big Birds zijn ontstaan. De meeste van deze geslachten zijn uitgestorven, maar sommige hebben mogelijk geleid tot de evolutie van hedendaagse soorten. 'We hebben geen indicatie over het voortbestaan ​​van de Big Bird-afstamming op lange termijn, maar het heeft de potentie om een ​​succes te worden, en het is een prachtig voorbeeld van een manier waarop soortvorming plaatsvindt', zei Andersson. “Charles Darwin zou enthousiast zijn geweest om dit artikel te lezen.”


Het Instituut voor Creatieonderzoek

Authentieke soortvorming is een proces waarbij organismen diversifiëren binnen de grenzen van hun genenpool, en dit kan resulteren in varianten met een specifiek ecologisch aanpassingsvermogen. Hoewel ooit werd gedacht dat dit proces strikt werd gefaciliteerd door de variabiliteit van de DNA-sequentie, bevat Darwins klassieke voorbeeld van soortvorming bij vinken nu ook een verrassend sterke epigenetische component. 1

Epigenetische veranderingen omvatten de toevoeging van chemische tags in het genoom van een organisme zonder de genetische code daadwerkelijk te veranderen. Zowel de DNA-nucleotiden als de eiwitten waar het DNA omheen is gewikkeld (genaamd histonen) kunnen chemisch worden gelabeld door verschillende soorten controlerende moleculen die bepalen hoe genen worden in- en uitgeschakeld. De epigenetische regulatie van het genoom kan dus verschillen in eigenschappen produceren zonder daadwerkelijk gerelateerd te zijn aan veranderingen in de DNA-sequentie zelf. Wat nog verbazingwekkender is, is dat deze veranderingen over meerdere generaties kunnen worden geërfd. Epigenetische veranderingen vergemakkelijken dus onverwacht variabiliteit en soortvorming binnen gecreëerde soorten.

Slechts een jaar voorafgaand aan dit onderzoek uit 2014 1 werd de epigenetische basis van soortvorming aangetoond bij vogels waarin de progressieve geografische verspreiding en ecologische aanpassingspatronen voor een nieuw geïntroduceerde zangvogelsoort werden gekenmerkt door verschillen in DNA-methyleringspatronen, niet door variatie in de werkelijke DNA sequentie. 2 Daarentegen beweert de traditionele darwinistische evolutie dat willekeurige veranderingen in het DNA zelf nieuwe en bruikbare varianten genereren die vervolgens door de omgeving worden geselecteerd. In werkelijkheid ontdekken onderzoekers nu dat organismen zich robuust kunnen aanpassen aan verschillende ecologische niches zonder grote veranderingen in hun DNA-sequentie.

Hoewel Charles Darwin de eerste was die deze groep vogelsoorten karakteriseerde, werd de veelgehoorde uitdrukking "Darwin's vinken" voor het eerst bedacht door Percy Lowe in 1936 en later populair gemaakt door David Lack in 1947 met zijn verhandeling getiteld De vinken van Darwin. 3 Een van de belangrijkste verschillen tussen de verschillende soorten Darwinvinken is de grootte en vorm van hun snavels die zijn aangepast aan verschillende voedselbronnen. Interessant is dat van een aantal van deze soorten bekend is dat ze op natuurlijke wijze met elkaar kruisen, hoewel er geen uitgebreide tests van interfertiliteit zijn gedaan. 4

Wat ligt ten grondslag aan deze variatie in vinkensnavels? In studies die probeerden de moleculaire basis voor snavelvariabiliteit bij vinken te bepalen, hebben onderzoekers ontdekt dat zeer vergelijkbare genetische ontwikkelingspaden tussen soorten duidelijk verschillende snavelvormen kunnen produceren. 5 Dus als de genen in wezen hetzelfde zijn, wat lijkt dan de belangrijkste bron van variatie? In deze huidige poging bestudeerden de onderzoekers twee verschillende factoren in het genoom. De eerste waren korte secties van niet-coderende DNA-sequenties die varieerden in het aantal kopieën&mdashherhaalde eenheden&mdash genaamd kopie nummer varianten of CNV's. Bij mensen vormen verschillen in CNV's de basis voor het bestuderen van forensisch onderzoek en vaderschapstesten. De tweede onderzochte factor was epigenetisch gebaseerd, met behulp van een analyse van DNA-methylatiepatronen rond het genoom.

Uit deze analyses ontdekten de onderzoekers dat epigenetica goed correleerde met verhoogde diversiteit tussen soorten, terwijl CNV's, gebaseerd op werkelijke DNA-sequenties, dat niet deden. Daarnaast voerden ze ook een meer gerichte studie uit van de epigenetische profielen van specifieke genen die betrokken zijn bij de morfogenese van de snavelvorm, de reacties van het immuunsysteem en het kleuren van de vogels. Nogmaals, de epigenetische profielen van de verschillende vogelsoorten voor al deze gengroepen waren verschillend, terwijl de DNA-sequenties bijna identiek waren. Het is duidelijk dat epigenetica in opkomst is als een belangrijk thema bij soortvorming. Het wordt duidelijk dat zowel genetische variabiliteit als epigenetische mechanismen in het genoom zijn ingebouwd als adaptieve variatiesystemen die robuuste soortvorming mogelijk maken binnen de grenzen van gecreëerde soorten. Deze processen laten echter nooit een verticale evolutie van amoebe tot mens toe.

Nogmaals, de voorspellingen op basis van de Bijbel sluiten goed aan bij de echte experimentele wetenschap, terwijl de moderne neo-darwinistische synthese, zoals evolutionisten het graag noemen, de test niet doorstaat. Bovendien is de verbazingwekkende cellulaire machinerie die epigenetische toestanden in het genoom leest, reguleert, repliceert en wijzigt, zo ongelooflijk geavanceerd en complex dat het alleen kan worden toegeschreven aan het werk van een Almachtige Schepper.


Nieuwe soorten kunnen zich in slechts twee generaties ontwikkelen, vindt onderzoek van Galapagos

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, melden onderzoekers van Princeton University en Uppsala University in Zweden 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 is ontstaan ​​die tegenwoordig uit ongeveer 30 individuen bestaat.

De studie is afkomstig van werk dat is 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.

The direct observation of the origin of this new species occurred during field work carried out over the last four decades by B. Rosemary and Peter Grant, two scientists from Princeton, on the small island of Daphne Major.

"The novelty of this study is that we can follow the emergence of new species in the wild," said B. Rosemary Grant, a senior research biologist, emeritus, and a senior biologist in the Department of Ecology and Evolutionary Biology. "Through our work on Daphne Major, we were able to observe the pairing up of two birds from different species and then follow what happened to see how speciation occurred."

In 1981, a graduate student working with the Grants on Daphne Major noticed the newcomer, a male that sang an unusual song and was much larger in body and beak size than the three resident species of birds on the island.

"We didn't see him fly in from over the sea, but we noticed him shortly after he arrived. He was so different from the other birds that we knew he did not hatch from an egg on Daphne Major," said Peter Grant, the Class of 1877 Professor of Zoology, Emeritus, and a professor of ecology and evolutionary biology, emeritus.

The researchers took a blood sample and released the bird, which later bred with a resident medium ground finch of the species Geospiz fortis, initiating a new lineage. The Grants and their research team followed the new "Big Bird lineage" for six generations, taking blood samples for use in genetic analysis.

In the current study, researchers from Uppsala University analyzed DNA collected from the parent birds and their offspring over the years. The investigators discovered that the original male parent was a large cactus finch of the species Geospiza conirostris from Española island, which is more than 100 kilometers (about 62 miles) to the southeast in the archipelago.

The remarkable distance meant that the male finch was not able to return home to mate with a member of his own species and so chose a mate from among the three species already on Daphne Major. This reproductive isolation is considered a critical step in the development of a new species when two separate species interbreed.

The offspring were also reproductively isolated because their song, which is used to attract mates, was unusual and failed to attract females from the resident species. The offspring also differed from the resident species in beak size and shape, which is a major cue for mate choice. As a result, the offspring mated with members of their own lineage, strengthening the development of the new species.

Researchers previously assumed that the formation of a new species takes a very long time, but in the Big Bird lineage it happened in just two generations, according to observations made by the Grants in the field in combination with the genetic studies.

All 18 species of Darwin's finches derived from a single ancestral species that colonized the Galápagos about one to two million years ago. The finches have since diversified into different species, and changes in beak shape and size have allowed different species to utilize different food sources on the Galápagos. A critical requirement for speciation to occur through hybridization of two distinct species is that the new lineage must be ecologically competitive -- that is, good at competing for food and other resources with the other species -- and this has been the case for the Big Bird lineage.

"It is very striking that when we compare the size and shape of the Big Bird beaks with the beak morphologies of the other three species inhabiting Daphne Major, the Big Birds occupy their own niche in the beak morphology space," said Sangeet Lamichhaney, a postdoctoral fellow at Harvard University and the first author on the study. "Thus, the combination of gene variants contributed from the two interbreeding species in combination with natural selection led to the evolution of a beak morphology that was competitive and unique."

The definition of a species has traditionally included the inability to produce fully fertile progeny from interbreeding species, as is the case for the horse and the donkey, for example. However, in recent years it has become clear that some closely related species, which normally avoid breeding with each other, do indeed produce offspring that can pass genes to subsequent generations. The authors of the study have previously reported that there has been a considerable amount of gene flow among species of Darwin's finches over the last several thousands of years.

One of the most striking aspects of this study is that hybridization between two distinct species led to the development of a new lineage that after only two generations behaved as any other species of Darwin's finches, explained Leif Andersson, a professor at Uppsala University who is also affiliated with the Swedish University of Agricultural Sciences and Texas A&M University. "A naturalist who came to Daphne Major without knowing that this lineage arose very recently would have recognized this lineage as one of the four species on the island. This clearly demonstrates the value of long-running field studies," he said.

It is likely that new lineages like the Big Birds have originated many times during the evolution of Darwin's finches, according to the authors. The majority of these lineages have gone extinct but some may have led to the evolution of contemporary species. "We have no indication about the long-term survival of the Big Bird lineage, but it has the potential to become a success, and it provides a beautiful example of one way in which speciation occurs," said Andersson. "Charles Darwin would have been excited to read this paper."


Bekijk de video: Webinar. Groeien naar Morgen en de nieuwe openstellingen in de SABE-regeling (November 2021).