Ankomsten för 36 år sedan av en konstig fågel till en avlägsen ö i Galapagos skärgård har gett direkta genetiska bevis på ett nytt sätt på vilket nya arter uppstår.

I veckans nummer av tidningen Vetenskap , forskare från Princeton University och Uppsala universitet i Sverige rapporterar att nykomlingen som tillhör en art parat sig med en medlem av en annan art bosatt på ön, ger upphov till en ny art som idag består av ungefär 30 individer.

Studien kommer från arbete som utförts på Darwins finkar, som bor på Galapagosöarna i Stilla havet. Den avlägsna platsen har gjort det möjligt för forskare att studera utvecklingen av biologisk mångfald på grund av naturligt urval.

Den direkta observationen av ursprunget för denna nya art inträffade under fältarbete som utförts under de senaste fyra decennierna av B. Rosemary och Peter Grant, två forskare från Princeton, på den lilla ön Daphne Major.

"Nyheten i denna studie är att vi kan följa uppkomsten av nya arter i naturen, "sa B. Rosemary Grant, en senior forskningsbiolog, emeritus, och en seniorbiolog vid Institutionen för ekologi och evolutionär biologi. "Genom vårt arbete med Daphne Major, vi kunde observera parningen av två fåglar från olika arter och sedan följa vad som hände för att se hur speciering uppstod. "

1981, en doktorand som arbetade med Grants på Daphne Major märkte nykomlingen, en hane som sjöng en ovanlig sång och var mycket större i kropp och näbbstorlek än de tre fågelarterna på ön.

"Vi såg honom inte flyga in över havet, men vi märkte honom strax efter att han kom. Han var så annorlunda än de andra fåglarna att vi visste att han inte kläcktes från ett ägg på Daphne Major, "sa Peter Grant, klassen 1877 professor i zoologi, Emeritus, och professor i ekologi och evolutionär biologi, emeritus.

Forskarna tog ett blodprov och släppte fågeln, som senare uppfödde med en invånare medellångfink av arten Geospiz fortis, startar en ny släktlinje. Grants och deras forskargrupp följde den nya "Big Bird -linjen" i sex generationer, ta blodprov för användning i genetisk analys.

I den aktuella studien, forskare från Uppsala universitet analyserade DNA som samlats in från föräldrafåglarna och deras avkommor genom åren. Utredarna upptäckte att den ursprungliga manliga föräldern var en stor kaktusfink av arten Geospiza conirostris från ön Española, vilket är mer än 100 kilometer sydost i skärgården.

Det anmärkningsvärda avståndet innebar att hanfinken inte kunde återvända hem för att para sig med en medlem av sin egen art och valde därför en kompis bland de tre arterna som redan fanns på Daphne Major. Denna reproduktiva isolering anses vara ett kritiskt steg i utvecklingen av en ny art när två separata arter blandar sig.

Avkommorna isolerades också reproduktivt eftersom deras sång, som används för att locka kamrater, var ovanlig och misslyckades med att locka honor från den inhemska arten. Avkomman skilde sig också från de inhemska arterna i näbbstorlek och form, vilket är en viktig signal för val av kompis. Som ett resultat, avkomman parade sig med medlemmar av sin egen härkomst, stärka utvecklingen av de nya arterna.

Forskare antog tidigare att bildandet av en ny art tar mycket lång tid, men i Big Bird -släktlinjen hände det på bara två generationer, enligt observationer gjorda av bidrag i fältet i kombination med de genetiska studierna.

Alla 18 arter av Darwins finkar härrör från en enda förfäderart som koloniserade Galápagos för ungefär en till två miljoner år sedan. Finkarna har sedan diversifierats till olika arter, och förändringar i näbbform och storlek har gjort det möjligt för olika arter att använda olika matkällor på Galápagos. Ett kritiskt krav för att speciering ska ske genom hybridisering av två olika arter är att den nya härstamningen måste vara ekologiskt konkurrenskraftig - det vill säga bra på att tävla om mat och andra resurser med de andra arterna - och så har det varit för Big Bird -släkten.

"Det är mycket slående att när vi jämför storleken och formen på Big Bird näbbarna med näbbens morfologier för de andra tre arterna som bor i Daphne Major, de stora fåglarna upptar sin egen nisch i näbbmorfologirummet, "sa Sangeet Lamichhaney, en postdoktor vid Harvard University och den första författaren till studien. "Således, kombinationen av genvarianter bidrog från de två blandningsarterna i kombination med naturligt urval ledde till utvecklingen av en näbbmorfologi som var konkurrenskraftig och unik. "

Definitionen av en art har traditionellt inkluderat oförmågan att producera fullt bördiga avkommor från blandrasarter, som är fallet för hästen och åsnan, till exempel. Dock, under de senaste åren har det blivit klart att några närbesläktade arter, som normalt undviker att odla med varandra, producerar verkligen avkommor som kan överföra gener till efterföljande generationer. Författarna till studien har tidigare rapporterat att det har skett en betydande mängd genflöde bland arter av Darwins finkar under de senaste tusentals åren.

En av de mest slående aspekterna av denna studie är att hybridisering mellan två olika arter ledde till utvecklingen av en ny härkomst som efter bara två generationer betedde sig som alla andra arter av Darwins finkar, förklarade Leif Andersson, en professor vid Uppsala universitet som också är ansluten till Sveriges lantbruksuniversitet och Texas A&M University. "En naturforskare som kom till Daphne Major utan att veta att denna härstamning uppstod mycket nyligen skulle ha erkänt denna härkomst som en av de fyra arterna på ön. Detta visar tydligt värdet av långvariga fältstudier, " han sa.

Det är troligt att nya släktlinjer som de stora fåglarna har sitt ursprung många gånger under utvecklingen av Darwins finkar, enligt författarna. Majoriteten av dessa släktlinjer har utrotats men vissa kan ha lett till utvecklingen av samtida arter. "Vi har ingen indikation om den långsiktiga överlevnaden av Big Bird-släktet, men det har potential att bli en framgång, och det ger ett vackert exempel på ett sätt på vilket speciering sker, "sa Andersson." Charles Darwin skulle ha varit spännande att läsa den här artikeln. "