Wissenschaftler entdecken einen seltenen Vogel, der aus drei verschiedenen Arten besteht

Detektivarbeit von Wissenschaftlern hat gezeigt, dass ein einzigartiger Singvogel, der von einem Bürgerwissenschaftler in Pennsylvania gefunden wurde, die Nachkommen einer hybriden Trällerermutter und eines Trällerervaters aus einer völlig anderen Gattung sind - eine Kombination, die noch nie zuvor aufgezeichnet wurde und zu einem einzigartigen Drei-Arten-Hybrid führte Vogel

von GrrlScientist für Forbes | @GrrlScientist

Dieses Stück war eine Wahl des Forbes-Herausgebers.

Männlicher Burket-Trällerer, ein einzigartiger Triple-Species-Hybrid. Seine Mutter war ein Brewster (Hybrid) Trällerer Vermivora chrysoptera X Vermivora cyanoptera und sein Vater war ein kastanienseitiger Trällerer, Setophaga pensylvanica. (Bildnachweis: Lowell Burket)

"Es ist äußerst selten", erklärte der Ornithologe David Toews (ausgesprochen "tays"), Postdoktorand am Cornell Lab of Ornithology und Hauptautor einer kürzlich durchgeführten Studie über die möglichen Ursprünge eines spektakulären, noch nie dagewesenen Vogelhybriden.

Der einzigartige Vogel wurde zuerst vom Vogelbeobachter und Bürgerwissenschaftler Lowell Burket entdeckt und fotografiert, der in Pittsburgh, Pennsylvania, lebt und arbeitet.

„Während der Migrationsperioden und sporadisch während des Sommers mache ich eine 2-stündige Fahrt zum Bauernhof meiner Familie, der ein paar hundert Morgen Wald umfasst“, erklärte Burket in einer E-Mail. „Ich habe mich ein Leben lang für Naturfotografie interessiert, aber ich habe bis Mitte der 2000er Jahre nichts dagegen unternommen, weil ich nicht wirklich Zeit hatte. Vor ungefähr 9 bis 10 Jahren bemerkte ich einige bunte Vögel, die aus einem kleinen Wasserloch auf einem der Reitwege flogen. Ich bemerkte sie später im Sommer an derselben Wasserstelle wieder und beschloss zu sehen, ob ich Bilder von diesen bunten Vögeln bekommen könnte. “

"Meine Bilder waren mies, weil die Vögel so klein waren", bemerkte Herr Burket reumütig. "[S] o Ich habe einige Nachforschungen über die besten Möglichkeiten angestellt, um anständige Bilder von Vögeln in freier Wildbahn zu erhalten, und mir eine professionelle Einstiegskamera und ein Zoomobjektiv gekauft."

Wie Sie sehen können, hat sich die Qualität seiner Vogelfotos dramatisch verbessert.

Der Trällerer von Male Burket zeigt zwei symmetrisch platzierte, wenn auch schwache, rötliche Stellen auf beiden Seiten seines Halses. (Bildnachweis: Lowell Burket.)

„Am 7. Mai dieses Jahres habe ich den ganzen Nachmittag im Vogelloch Bilder und Videos aufgenommen, und der Hybrid erschien zweimal für etwa 20 Sekunden. Ich dachte, es sei ein Brewster-Trällerer, und es fiel mir auf, weil ich in der Frühjahrsmigration noch nie einen Brewster gesehen hatte. “

Brewsters Trällerer erhielt seinen Namen 1874, nachdem er von William Brewster beschrieben wurde, der ihn in Massachusetts entdeckte. Ursprünglich als neue Art angesehen, erhielt der Vogel den wissenschaftlichen Namen Vermivora leucobronchialis, aber Brewsters Trällerer ist heute als Hybrid zwischen blauflügeligen und goldflügeligen Trällern bekannt. Vermivora cyanoptera X Vermivora chrysoptera. Brewsters Trällerer weisen typischerweise genetisch dominante Gefiedercharaktere und -muster auf - zum Beispiel stammen die schwarze Linie durch das Auge und die deutlich getrennten Flügelstangen vom blauflügeligen Trällerer, während die cremig gelben Unterteile und gelben Flügelstangen vom goldflügeligen Trällerer stammen.

„Als ich später am Abend meine Bilder studierte, bemerkte ich, dass der für Brewster typische schwarze Augenstreifen und die gelbe Brustfärbung fehlten“, fuhr Burket fort. Ferner bemerkte er, dass dieser mysteriöse Vogel auf jeder Seite seines Halses einen schwachen, aber deutlich eigenartigen rotbraunen Fleck hatte. War es Dreck? Getrocknetes Blut? Oder war es die eigene Federfärbung des Vogels?

Der Trällerer von Male Burket zeigt deutlich sein weißes Supercilium und seine schwache graue Maske, die in Brewsters Trällerer zu sehen ist, einem dominanten Gefiedermerkmal seines goldflügeligen Trällerers. (Bildnachweis: Lowell Burket.)

„Dann habe ich den Vogel auf dem Rückbild untersucht und konnte das weiße Supercilium ['Augenbraue'] und eine schwache graue Maske sehen, die typisch für den Goldflügel [Trällerer] ist. Deshalb habe ich beschlossen, dass es Brewsters sein muss“, sagte Burket Fortsetzung. "[B] aber woher kamen die rufous Flecken?"

Die einzigen Trällererarten in der Gegend mit rötlichen Halsmarkierungen sind kastanienbraune Trällerer.

Der erwachsene männliche kastanienbraune Trällerer Setophaga pensylvanica singt auf dem bewaldeten Familienbesitz von Lowell Burket. Könnte diese Art eine der Eltern des Mystery Warbler sein? (Bildnachweis: Lowell Burket.)

"Ich entschied, dass ich es singen sehen musste, um zu sehen, welches Lied es sang."

Song ist einer von mehreren „diagnostischen Hinweisen“, die andere Singvögel - und Vogelbeobachter - haben! - sich darauf verlassen, einzelne Arten zu identifizieren. Jede Art singt ihr eigenes Lied, so findet ein Weibchen einen Partner der richtigen Art. Nestlinge beiderlei Geschlechts lernen die Lieder ihrer Spezies, indem sie ihren Vätern und nahegelegenen Männchen derselben Spezies zuhören, während sie sich noch im Nest befinden. Daher sollte das Lied dieses mysteriösen Vogels diagnostisch sein, für welche Art sein Vater war.

Der Trällerer von Male Burket demonstriert der Welt seine Gesangsfähigkeiten. (Bildnachweis: Lowell Burket.)

Einige Wochen später bekam Herr Burket seinen Wunsch: Er filmte den mysteriösen Vogel, der an zwei aufeinander folgenden Tagen sang. Der Ton war hoch genug, um das Artenlied identifizieren zu können. Er fand heraus, dass der mysteriöse Vogel tatsächlich ein kastanienbraunes Trällererlied sang.

Könnte dieser mysteriöse Vogel möglicherweise eine Hybride mit der Mutter eines Brewster-Trällers und einem kastanienbraunen Trällerer-Vater sein? Könnte er tatsächlich die Mutter dieses Vogels im vergangenen Sommer am Vogelloch fotografiert haben? Herr Burket überprüfte seine Vogelfotos aus dem Vorjahr und entdeckte einen weiblichen Brewster-Trällerer. Er wusste auch, dass kastanienbraune Trällerer in den Wäldern auf seinem Grundstück brüten, also… könnte es möglich sein, dass dies eine nie zuvor gesehene natürlich vorkommende „Dreifach-Hybride“ zwischen einer Brewster-Trällerer-Mutter und einem kastanienseitigen Trällerer-Vater war ? Es schien sicherlich eine weit hergeholte Idee zu sein: Obwohl Brewsters Trällerer selbst Hybriden sind, handelt es sich um Hybriden zwischen zwei eng verwandten Arten, die zu einer völlig anderen Gattung gehören als die entfernter verwandten kastanienseitigen Trällerer. Aber diese seltsamen Flecken am Hals, das Fehlen eines dunklen Augenstreifens und das Lied - dieses bemerkenswerte diagnostische Lied! - waren überzeugend.

"Ich habe 'Hybrid Warbler' gegoogelt und konnte bei dieser Kombination nichts finden. Ich habe mich entschlossen, das Cornell Lab of Ornithology zu kontaktieren, um eine Expertenmeinung einzuholen", erläuterte Burket. Er schickte einige Fotos und Videos des mysteriösen Vogels per E-Mail an das „Lab of O“ und wartete gespannt auf eine Antwort.

"Ich habe versucht, die E-Mail etwas intellektuell klingen zu lassen, damit sie nicht glauben, ich sei ein Spinner", erinnert sich Burket. "Die Fotos und Videos haben geholfen."

Zurück im Labor von O war Dr. Toews fasziniert von dem, was er sah. Eine Woche später fuhr er 4 Stunden von Cornell zu Mr. Burket und am nächsten Morgen stellten sie ein Nebelnetz in derselben Gegend auf, in der der mysteriöse Vogel wiederholt gesungen hatte. Dank Mr. Burkets intimer Kenntnis der Gewohnheiten dieses Vogels dauerte es nur 4 Minuten, um ihn zu fangen.

Der Trällerer von Male Burket, ein nie zuvor aufgezeichneter Triple-Hybrid-Vogel, wurde am 28. Juni 2018 von David Toews und Lowell Burket gefangen genommen und gebändert. (Bildnachweis: Lowell Burket. Hinweis: Dieses Bild wurde vom Original abgeschnitten.)

"[I] t war eine erstaunliche Erfahrung", sagte Herr Burket. "Ich hatte so etwas bisher nur auf dem Discovery Channel gesehen."

Nachdem Dr. Toews diesen mysteriösen Vogel in der Hand hatte, bemerkte er, dass er einem jugendlichen Trällerer mit Kastanienseiten sehr ähnlich war - unwahrscheinlich, da er Anfang Mai zum ersten Mal fotografiert wurde und die meisten Trällerer erst im Juni flügge werden. Gleichzeitig waren das weiße Supercilium des Vogels - schwarz bei erwachsenen männlichen Trällern mit Kastanienseiten und oliv oder grau bei Jungtieren oder Weibchen - und sein schwacher grauer Wangenfleck charakteristischer für Vermivora-Trällerer. Dr. Toews machte eine Vielzahl detaillierter Fotos und zeichnete die Länge des Schnabels und der Flügel des mysteriösen Vogels zusammen mit anderen physischen Zeichen zur genaueren Untersuchung auf und gab ihm ein USGS-Beinband aus Aluminium mit der eindeutigen Nummer: 2850–44901. Vor der Freilassung des Vogels nahm Dr. Toews auch eine winzige Blutprobe für genetische Analysen. Dann kehrte er in sein Labor zurück und arbeitete sich methodisch durch alle seine gesammelten Informationen wie ein ornithologischer Sherlock Holmes.

Abbildung 2. (a) Culmen und Flügellänge für Vermivora-Trällerer (gelb, goldflügelig; blau, blauflügelig; grau, Brewster) und kastanienbraune Trällerer (rot). Der Hybrid ist mit einem Sternchen gekennzeichnet. (b) Der genetische Index über sechs Loci, die Vermivora-Trällerer unterscheiden. Aus dem Hybrid haben wir den genetischen Index seines mütterlichen Elternteils geschätzt, der in den Bereich der Hybriden zwischen Gold- und Blauflügel-Trällern (dh „Brewster-Trällerer“) fällt. (doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557)

Die Hinweise waren unkompliziert. Das Lied war nicht nur ein starkes Indiz dafür, dass dieser mysteriöse Vogel als Vater einen kastanienbraunen Trällerer hatte, sondern die physischen Messungen zeigten auch, dass dieser Vogel definitiv ein Hybrid war: seine Rechnung war länger als die kastanienseitigen Trällerer, aber er war drin die erwartete Reichweite für Vermivora-Trällerer (Abbildung 2a), und ihre Flügel waren länger als die Flügel aller Vermivora-Trällerer, aber sie ähnelten kastanienbraunen Trällern.

Der genetische Beweis war ebenso überzeugend: Die mitochondriale DNA (mtDNA) des Mystery Bird war zu 99% identisch mit Goldflügel-Trällern und zu 97% identisch mit Blauflügel-Trällern - diese Arten unterscheiden sich also nur um 3–4% (Abbildung 2b) Dieser Befund war wie erwartet, wenn seine Mutter ein Brewster-Trällerer war. Vermivora mtDNA unterscheidet sich jedoch von kastanienseitigen Warbler-Sequenzen (und anderen Setophaga-Warbler-Arten) um mehr als 8% (ref), was wiederum die wahrscheinliche Identität des Vaters des mysteriösen Vogels hervorhob. (Denken Sie natürlich daran, dass mtDNA nur von der Mutter stammt.)

Um die Identität des mutmaßlichen Vaters des mysteriösen Vogels weiter zu bestimmen, untersuchte Dr. Toews dann Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) im Genom des Vogels, die sich eindeutig von den Vermivora-Trällern unterscheiden (n = 89 Stellen), und stellte fest, dass der mysteriöse Vogel heterozygot war Alle Standorte außer einem - und im Nachhinein ist dieser eine Standort wahrscheinlich auch bei kastanienbraunen Trällern variabel.

Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs). (Bildnachweis: David Eccles / CC BY 4.0)

SNPs („Snips“) sind eine sehr häufige Form der genetischen Variation, die bei allen Lebewesen auftritt und eine Veränderung in nur einem Nukleotid oder DNA-Baustein innerhalb des Genoms darstellt. Die Feststellung, dass die Hälfte dieser SNPs mit denen des kastanienbraunen Trällers übereinstimmte, deutete auf die Identität des Vaters des mysteriösen Vogels hin. (Denken Sie daran, dass jeder Elternteil jedem seiner Nachkommen die Hälfte seines gesamten Genoms zur Verfügung stellt.)

Eine zusätzliche Analyse der SNPs, die spezifisch Goldflügel- und Blauflügel-Trällerer unterscheiden, ergab, dass zwei der sechs aus Blauflügel-Trällerern stammten und vier aus Goldflügel-Trällerern stammten. So stammte ein Drittel der Vermivora-SNPs dieses mysteriösen Vogels von einem blauflügeligen Trällerer, was darauf hinweist, dass die Mutter dieses Vogels selbst eine Hybride der „frühen Generation“ war.

Ein Vergleich des genetischen Index der mutmaßlichen Mutter mit anderen Vermivora-Trällern (Abbildung 2b) ergab, dass kein phänotypischer Trällerer mit blauen Flügeln einen genetischen Index von nur 0,33 aufwies, während nur zwei von 149 phänotypischen Trällern mit goldenen Flügeln so hohe Indizes aufwiesen. Im Gegensatz dazu haben Brewsters Trällerer einen mittleren genetischen Indexwert von 0,32, und 23% der Brewsters Trällerer haben genau ein Drittel der blauflügeligen Vorfahren. Die mutmaßliche Mutter des mysteriösen Vogels hatte also einen genetischen Index innerhalb des erwarteten Bereichs für Brewsters Trällerer, was ihre Identität bestätigte und darauf hinwies, dass sie selbst wahrscheinlich das Ergebnis einer „Mischehe“ zwischen einem blauflügeligen und einem goldflügeligen Trällerer war.

„Das Weibchen ist eine Warbler-Hybride mit goldenen und blauen Flügeln - auch Brewster's Warbler genannt. Sie hat sich dann mit einem Kastanien-Trällerer gepaart und erfolgreich reproduziert “, schloss Dr. Toews.

Voraussichtlicher Stammbaum der Trällerer, der zum neu beschriebenen Drei-Arten-Hybrid führt. Blauflügel-, Goldflügel- und Brewster-Trällerer von Liz Clayton Fuller; kastanienseitiger Trällerer von del Hoyo et al. (2018) Handbuch der lebendigen Vögel der Welt; neuer Hybrid „Burket's Warbler“ von Jillian Ditner. (Mit freundlicher Genehmigung des Cornell Lab of Ornithology.)

Aber warum sollten diese Singvögel überhaupt hybridisieren? Zumal die Frauen ihre Partner hauptsächlich nach der Qualität ihrer Songs auswählen?

"Es könnte nur ein Fehler gewesen sein (diese Dinge passieren)", antwortete Dr. Toews in einer E-Mail, "obwohl es sein könnte, dass die Anzahl geeigneter Partner so gering ist (Vermivora-Trällerer nehmen in den Appalachen ab) [dass] sie es war." das Beste aus einer schlechten Situation machen. “

Tatsächlich hat die Hybridisierung zwischen Gold- und Blauflügel-Trällern in den letzten Jahrzehnten im gesamten Nordosten der Vereinigten Staaten und bis nach Kanada zugenommen. Der größte Teil dieser Hybridisierung resultiert aus blauflügeligen Trällern, die in Lebensräume mit goldflügeligen Trällern ziehen. Diese Bewegung ist motiviert durch die Auswirkungen des sich erwärmenden Klimas und den Verlust des bevorzugten Buschlandlebensraums der Trällerer. Darüber hinaus sind die Populationen der Goldflügel-Trällerer rückläufig, so dass geeignete Partner unter dieser Art begrenzt sind.

"Die Entscheidung, sich mit einem Mann zu paaren, der nicht perfekt ist, ist vielleicht besser als gar kein Partner!" Dr. Toews beobachtete. Er wies darauf hin, dass die Hybridisierung zwischen Brewsters Trällern und kastanienbraunen Trällern noch nie zuvor aufgezeichnet wurde.

"Tatsächlich ist diese Art der Hybridisierung mit drei Arten bei allen Tieren" äußerst selten "", sagte Dr. Toews.

Was verrät dieser hybride Trällerer - heute offiziell als Burket-Trällerer bekannt - über Artenbarrieren, insbesondere bei Singvögeln? Sind diese Trällerer echte Arten?

"Einmalige Hybriden sagen uns in erster Linie, dass Artenbarrieren nicht perfekt sind, aber das ist nicht ganz überraschend", erklärte Dr. Toews in einer E-Mail. „In diesem Fall erfahren wir auch etwas über die Reproduktionskompatibilität zwischen Taxa, die sehr unterschiedlich sind. Obwohl sich diese Hybride möglicherweise nie tatsächlich vermehrt, deutet dies darauf hin, dass es nicht viele genetische Inkompatibilitäten zwischen den Elterntaxa gibt, so dass sie sich entwickeln konnte, um zumindest „normal“ zu erscheinen. “

"Diese Art passt auch zur konventionellen Weisheit dieser Trällerer - dass Artenbarrieren durch" vorpaarende isolierende Barrieren "(wie z. B. Lieder) und nicht so sehr durch nachträgliche genetische Inkompatibilitäten aufrechterhalten werden", fügte Dr. Toews hinzu.

Der Trällerer von Male Burket am „Vogelloch“ auf dem Familienbesitz von Lowell Burket in Pennsylvania. Dieser Vogel trägt ein USGS-Aluminiumbeinband mit der speziellen Nummer 2850–44901. (Bildnachweis: Lowell Burket.)

Zusammenfassend zeigt dieser nie zuvor gesehene Burket-Trällerer dank jedes seiner Eltern die folgenden phänotypischen Merkmale:

  • Brewster's Warbler: gelbe Kappe; weißes Supercilium; grün und grau auf Rücken und Nacken; deutlich getrennte gelb / goldene Flügelstangen
  • Kastanienseitiger Trällerer: gelbe Kappe; alles weiße Kehle; Brust und Bauch; rötliche Flecken; weißer Augenring (im Herbst); dunkelbraune Vorwahlen an den Flügeln; schwache Streifen auf dem Rücken

Was war der angenehmste Aspekt dieser ganzen Detektivarbeit?

"Das Schöne daran war für mich, einen Bürgerwissenschaftler wie Lowell einbeziehen zu können", antwortete Dr. Toews. "Auch die Verwendung der genetischen Marker zur Vorhersage der Gefiedermuster der Mutter, was dies zu einem neueren Beitrag bei der Bestimmung der Eltern machte."

Könnte der Trällerer dieses Burket erfolgreich seine eigenen "Kinder" zeugen oder wird ihn seine gemischte Abstammung zu einem unerwünschten Partner machen? Da Dr. Toews den Vogel freigelassen hat, plant er, das Vogelloch auf Mr. Burkets Familienbesitz im Auge zu behalten, um zu sehen, was die Zukunft bringt.

Was hält Mr. Burket von all dieser Aufregung?

"Ich hatte bis vor sieben Jahren buchstäblich kein Wissen über Vögel", antwortete er. „Und jetzt entdecke ich am Ende etwas, das wie ein einzigartiger Vogel aussieht. Das kann jedem passieren! “

Quelle:

David PL Toews, Henry M. Streby, Lowell Burket und Scott A. Taylor (2018). Biology Letters, ein Waldsänger, der sowohl durch interspezifische als auch durch intergenerische Hybridisierung hergestellt wurde und am 7. November 2018 vor dem Druck online veröffentlicht wurde doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557

Ursprünglich veröffentlicht in Forbes am 9. November 2018.