Forscher entdecken genetische Stabilität in der panamaischen Hybridzone der Manakine

Wir betrachten Arten oft als getrennte und unterschiedliche Arten, aber manchmal können sie sich kreuzen und Hybriden bilden. Wenn dies in einem bestimmten Bereich regelmäßig geschieht, entsteht eine sogenannte Hybridzone. Diese Gebiete können sehr dynamisch oder bemerkenswert stabil sein, und ihre Untersuchung kann wichtige Informationen darüber liefern, wie sich Grenzen zwischen Arten entwickeln – oder manchmal verschwimmen.

In einer neuen Studie veröffentlicht in EvolutionForscher der University of Illinois in Urbana-Champaign beschreiben eine Hybridzone zwischen zwei Manakin-Arten in Panama, die in den letzten 30 Jahren insgesamt relativ stabil geblieben ist.

Hybriden, die aus der Selektion gemischter Arten resultieren, sind keine Seltenheit; Denken Sie zum Beispiel an das Maultier (Pferd-Esel) oder den Liger (Löwe-Tiger). Viele dieser klassischen Hybriden sind jedoch im Allgemeinen unfruchtbar und existieren nur als Kreuzungen der ersten Generation. Im Gegensatz dazu existiert am westlichen Rand von Panama, am Karibischen Meer, eine langfristige Hybridzone zwischen zwei Vogelarten, dem Goldhalsband-Manakin und dem Weißhalsband-Manakin.

Frühere Untersuchungen, die vor fast 30 Jahren an dieser Hybridzone durchgeführt wurden, ergaben, dass das Genomzentrum – in dem das Populationsgenom zu fast 50 % aus White-Collared-DNA und 50 % Collared-DNA-Gold besteht – nicht mit der phänotypischen Übergangszone, dem Bereich, in dem sich die Population befindet, überlappte optischer Übergang von eher goldenem zu weißerem Gefieder. Die vorherige Studie ergab, dass diese beiden Gebiete etwa 60 km voneinander entfernt lagen und bis vor kurzem unklar war, ob es im Laufe der Jahre zu Veränderungen gekommen war.

Kira Long, eine ehemalige Doktorandin in Jeff Brawns Labor und jetzt Postdoktorandin an der University of Idaho, und ihr Team beschlossen, die aktuelle Population von Manakins in der Hybridzone mit denen in der vorherigen Studie vor etwa 30 Jahren zu vergleichen. Dadurch könnten Forscher erkennen, ob sich das Genomzentrum oder die phänotypische Übergangszone im Laufe der Zeit verschoben hat und wie stabil genomische und phänotypische Merkmale in der Population sind.

„Derzeit scheinen die Hybriden im Genome Center phänotypisch fast identisch mit Goldhalsbandmanakins zu sein“, erklärte Long. „Sie haben den goldgelben Kragen und den dunkelgrünen Bauch der Goldhalsband-Manakins. Das Verrückte ist, dass diese Hybriden genetisch am stärksten zwischen den weißen Manakins und den Goldhalsband-Manakins gemischt sind und dennoch fast identisch mit den Goldhalsband-Manakins aussehen.“ Eltern, während die Vögel, die optisch am stärksten genetisch gemischt erscheinen, einen Großteil der White-Collar-DNA aufweisen.

Zu Longs Team gehören der Illinois-Forscher Jeff Brawn, emeritierter Professor für natürliche Ressourcen und Umweltwissenschaften, Julian Catchen (CIS/GNDP), außerordentlicher Professor für integrative Biologie, und sein ehemaliger Doktorand Angel Rivera-Colón sowie Mitarbeiter der University of Maryland College Park und die Smithsonian Institution.

Über vier Jahre hinweg hat das Team mehr als 600 Manakins, die über verschiedene Gebiete der Hybridzone verteilt waren, gefangen genommen und Blutproben entnommen. Die Blutproben wurden mit RADseq sequenziert, um Tausende von Genommarkern im gesamten Genom zu untersuchen. Diese wurden dann mit Proben aus Museumsexemplaren der Smithsonian Institution verglichen und in der ursprünglichen, älteren Studie verwendet. Das Team maß auch phänotypische Merkmale wilder und historischer Vögel, von denen bekannt ist, dass sie sich zwischen Goldhalsband- und Weißhalsband-Manakins unterscheiden, einschließlich Färbung und Federlänge.

Nach dem Vergleich der Genome historischer und wilder Vögel stellten die Forscher fest, dass sich das genomische Zentrum der Population seit etwa 30 Jahren nicht verändert hatte. Weniger als 3 % der getesteten Genommarker veränderten sich im Laufe der Zeit. Darüber hinaus blieb auch die phänotypische Übergangszone stabil, wobei nur ein Merkmal (Bauchfarbe) seinen Standort im Laufe der Zeit um etwa 10 km änderte.

„Das bedeutet, dass man, wenn man vor 30 Jahren an denselben Ort im phänotypischen Übergang der Hybridzone gehen würde, Vögel mit mehr gelben Bäuchen sehen würde, wohingegen man, wenn man jetzt an denselben Ort gehen würde, Vögel mit mehr olivfarbenen Bäuchen sehen würde.“ farbige Bäuche“, sagte Long. „Hybridbäuche werden mit der Zeit im Wesentlichen dunkler. Das kann bedeuten, dass es in den Populationen, in denen sie sich ausbreiten, eine Art Selektion für Grünbäuche gibt.“

Hybriden haben im Tierreich je nach gemischter Art unterschiedlichen Erfolg. Laut Long gibt es beispielsweise eine äußerst stabile Pappel-Hybridzone, die sich während der Zwischeneiszeit nur langsam bewegt. Hybriden vieler Arten sind oft weniger fit als die Elternarten, weil sie in ihren Merkmalen zu mittelmäßig sind, aber manchmal können Hybriden einen Vorteil daraus ziehen und erfolgreich sein, indem sie Umweltnischen nutzen, die zwischen dem Optimum für die Elternarten liegen.

Laut Long scheint es der Hybrid-Manakin-Population sehr gut zu gehen, was erklären könnte, warum die Hybridzone so stabil ist. Obwohl es Hinweise auf einen verminderten Schlüpferfolg bei Hybriden gibt – was laut Long bald in ihrem nächsten Artikel veröffentlicht werden wird –, stellt sie fest, dass es im Wesentlichen die Natur ist, die genetische Kombinationen zwischen Manakins mit weißem Kragen und Goldkragen herausfiltert, die nicht funktionieren. . Nach dem Schlüpfen scheint das Überleben der Hybriden dem der Elternarten ähnlich zu sein, und sie scheinen keine Probleme zu haben, Partner zu finden, so Long.

Die nächsten großen Schritte in diesem System werden darin bestehen, festzustellen, ob die Wahl der Frau die Auswahl für bestimmte Hybridphänotypen beeinflusst, und die zugrunde liegende genomische Architektur dieser Merkmale zu bestimmen, sagte Long. Dies könnte Aufschluss darüber geben, warum Hybriden im Allgemeinen Goldhalsbandarten ähneln und warum sich die Übergangszone für die Bauchfarbe verschiebt, während andere phänotypische Merkmale bei Hybriden relativ stabil bleiben.

„Es wird angenommen, dass Weibchen Farben mit goldenem Halsband bevorzugen, und das könnte der Grund dafür sein, dass sich die eher olivfarbene Bauchfarbe, die ein Merkmal von Manakins mit goldenem Halsband ist, unter Hybriden verbreitet“, sagte Long. „Wir haben einige indirekte Beweise dafür, aber es wurde noch nie offiziell getestet, daher wäre es großartig, das letzte Puzzleteil zu bekommen.“