Зяблики Дарвина на Галапагосских островах являются примером быстрой адаптивной радиации, при которой 18 видов произошли от общего предкового вида в течение 1-2 миллионов лет. Некоторые из этих видов были разделены всего на несколько сотен тысяч лет или меньше.
Розмари и Питер Грант из Принстонского университета, соавторы нового исследования, изучали популяции дарвиновских вьюрков на небольшом острове Дафна Майор в течение 40 лет подряд и наблюдали случайную гибридизацию между двумя разными видами, обыкновенным кактусовым вьюрком и средним наземным вьюрком. Кактусовый зяблик немного больше среднего наземного зяблика, имеет более острый клюв и специализируется на питании кактусами. Зяблик среднего размера имеет более тупой клюв и специализируется на питании семенами.
«На протяжении многих лет мы наблюдали случайную гибридизацию между этими двумя видами и заметили сближение формы клюва.
В частности, клюв обыкновенного кактусового вьюрка стал более тупым и более похож на клюв среднего наземного вьюрка », – говорят Розмари и Питер Грант. "Мы задались вопросом, можно ли объяснить это эволюционное изменение потоком генов между двумя видами."
"Теперь мы рассмотрели этот вопрос путем секвенирования групп двух видов из разных периодов времени и с разной морфологией клюва. Мы предоставляем доказательства значительного потока генов, в частности, от среднего наземного вьюрка до обычного кактусового вьюрка », – объясняет Сангит Ламичхейни, один из первых авторов и в настоящее время доцент Кентского государственного университета.
«Удивительным открытием стало то, что наблюдаемый поток генов был значительным на большинстве аутосомных хромосом, но незначительным на Z-хромосоме, одной из половых хромосом», – говорит Фан Хан из Упсальского университета, которая проанализировала эти данные в рамках своей докторской диссертации. "У птиц половые хромосомы ZZ у самцов и ZW у самок, в отличие от млекопитающих, у которых самцы – XY, а самки – XX."
«Этот интересный результат на самом деле полностью согласуется с нашими полевыми наблюдениями на Галапагосских островах», – объясняют Гранты. "Мы заметили, что у большинства гибридов отец обыкновенный кактусовый зяблик, а мать – средний зяблик. Кроме того, самки-гибриды успешно скрестились с самцами кактусового вьюрка и тем самым передали гены от среднего наземного вьюрка популяции обыкновенного кактусового вьюрка.
Напротив, мужские гибриды были меньше, чем самцы обыкновенного кактусового вьюрка, и не могли успешно конкурировать за качественные территории и партнеров."
Этот образец спаривания объясняется тем фактом, что зяблики Дарвина запечатлены в песне своих отцов, так что сыновья поют песню, похожую на песню своего отца, а дочери предпочитают спариваться с самцами, которые поют, как их отцы.
Кроме того, гибридные самки получают свою Z-хромосому от своего отца-кактуса-зяблика и свою W-хромосому от своей матери наземного зяблика. Это объясняет, почему гены на Z-хромосоме не могут переходить от среднего наземного зяблика к кактусу через этих гибридных самок, тогда как гены в других частях генома могут, потому что родители гибрида вносят равный вклад.
«Наши данные показывают, что приспособленность гибридов между двумя видами сильно зависит от условий окружающей среды, которые влияют на изобилие пищи», – говорит Лейф Андерссон из Уппсальского университета и Техасского университета A&M. "То есть до какой степени гибриды с их комбинацией вариантов генов обоих видов могут успешно конкурировать за пищу и территорию.
Следовательно, долгосрочный результат продолжающейся гибридизации между двумя видами будет зависеть от факторов окружающей среды, а также конкуренции."
"Один из сценариев состоит в том, что два вида сольются в один вид, объединяющий варианты генов двух видов, но, возможно, более вероятный сценарий состоит в том, что они будут продолжать вести себя как два вида и либо продолжат время от времени обмениваться генами, либо разовьются репродуктивная изоляция, если гибриды в какой-то момент показывают пониженную приспособленность по сравнению с чистокровным потомством. «Исследование помогает нам понять, как эволюционирует биоразнообразие», – заключает Андерссон.