Forscher entdecken genetischen Grund für die roten, gelben und orangefarbenen Schnäbel australischer Finken

Was verleiht einem australischen Finken seinen leuchtend roten, gelben oder orangefarbenen Schnabel? Eine große neue Studie hat die genetischen Schalter entdeckt, die diese charakteristischen Farben steuern, und enthüllt damit ein Schlüsselelement im Rätsel, wie Tiere ihre Färbung entwickeln.

Die Studie veröffentlicht in Aktuelle Biologieenthüllt, wie sich die gelben und roten Schnabelfarben beim Schwanzfinken durch Veränderungen in einigen Schlüsselgenen entwickelten, die steuern, wie Vögel gelbe Pigmente in ihrer Nahrung verarbeiten.

An der Studie waren Forscher aus acht Institutionen in fünf Ländern beteiligt. Die Forschungsleitung wurde von Dr. Daniel Hooper vom American Museum of Natural History in New York und Professor Simon Griffith von der Macquarie University in Australien geleitet, wo er die untersuchten Arten findet.

„Moderne Genomtechniken liefern uns unglaubliche Erkenntnisse darüber, wie relativ subtile genetische Veränderungen zu tiefgreifenden Veränderungen beispielsweise der Farbe von Tieren führen können“, sagt Hauptautor Professor Simon Griffith von der School of Science Natural Sciences der Macquarie University.

„Heute, 165 Jahre nachdem Darwin seine Evolutionstheorie erstmals veröffentlichte, können wir genau sehen, wie sich die Häufigkeit dieser Gene im Laufe der Zeit von Population zu Population ändert.“

Farben mischen

Die Studie konzentrierte sich auf zwei Unterarten des Langschwanzfinken, die in Nordaustralien vorkommen: eine mit einem gelben Schnabel aus der Kimberley-Region in Westaustralien und die andere mit einem roten Schnabel aus dem Northern Territory. Wo diese Unterarten aufeinandertreffen, bringen sie hybride Nachkommen mit orangefarbenen Schnäbeln hervor.

Die meisten australischen Langschwanzfinken haben heute leuchtend rote Schnäbel, deren Farbe von Carotinoidpigmenten (gelb) in den Samen herrührt, die sie fressen. Vögel produzieren Enzyme, die gelbe Pigmente in ihrer Nahrung chemisch in rote Pigmente umwandeln, die sich in ihren wachsenden Schnäbeln ablagern.

Durch die Analyse der DNA von mehr als 900 Finken identifizierten Forscher die genauen genetischen Veränderungen, die für die unterschiedlichen Schnabelfarben verantwortlich sind. Sie entdeckten, dass Gelbschnabelfinken genetische Variationen aufweisen, die sie daran hindern, gelbe Nahrungsfarbstoffe in rote umzuwandeln.

„Diese Entdeckung hilft uns zu verstehen, wie Tiere unterschiedliche Farbsignale entwickeln können, die zu den erstaunlichen Farben in der Natur beitragen“, sagt Professor Griffith.

Wenn sich Rotschnabel- und Gelbschnabelfinken paaren, haben ihre Nachkommen orangefarbene Schnäbel. Durch die Untersuchung des genauen Orangetons dieser Hybridvögel konnten die Forscher die verschiedenen Gene identifizieren, die die Schnabelfarbe steuern.

Diese Orangenschnabelhybriden kommen natürlicherweise in einer schmalen Region westlich von Katherine im Northern Territory vor.

Siehe Rot

Die Geschichte hat noch eine weitere faszinierende Wendung. Vögel nutzen Carotinoidpigmente für dekorative Farben in Federn, Haut und Schnäbeln, aber auch für das Sehvermögen. Diese Pigmente werden in der Netzhaut ihrer Augen verwendet, wo winzige Öltröpfchen, die Carotinoide enthalten, dabei helfen, Licht zu filtern und das Farbsehen zu ermöglichen.

Dies führte zu einer wichtigen Entdeckung. Obwohl Gelbschnabelfinken keine roten Carotinoide in ihren Schnäbeln produzieren, können sie diese dennoch in ihrer Netzhaut produzieren.

„Es ist nicht so, dass Gelbschnabelvögel nicht über die Gene für die Rotfärbung verfügen; vielmehr steuern sie diese Gene in verschiedenen Teilen ihres Körpers unterschiedlich“, sagt Professor Griffith.

Das Forschungsteam fand tief im Genom (dem vollständigen DNA-Code für verschiedene Formen) Beweise dafür, dass die gelbe Schnabelfarbe, die erstmals vor etwa 100.000 Jahren auftrat, einen evolutionären Vorteil bot und es den Gelbschnabelgenen ermöglichte, sich auf Rotschnabelfinken auszubreiten Populationen.

„Während rot gefärbte Schnäbel der angestammte Zustand dieser Finken waren, können wir sehen, dass die natürliche Selektion bei der Vermischung dieser Populationen die gelbe Färbung begünstigte“, sagt Professor Griffith.

„Dies zeigt uns, dass es für diese Vögel über mehrere Generationen hinweg von Vorteil war, einen gelben statt eines roten Schnabels zu haben.“

Die Studie liefert neue Informationen über die Entwicklung der Tierfärbung und könnte dazu beitragen, ähnliche Farbvariationen zu erklären, die bei anderen Vogelarten auf der ganzen Welt beobachtet werden.

Dieser Inhalt wurde ursprünglich auf The Macquarie University Lighthouse veröffentlicht.