Установлено эволюционное древо для самой исчезающей группы птиц в мире

Ученые Смитсоновского института и их коллеги, используя один из крупнейших наборов данных ДНК для группы птиц и методы секвенирования нового поколения, определили эволюционное древо для одной из самых поразительно разнообразных и находящихся под угрозой исчезновения групп птиц в мире — гавайских цветочниц (Hawaiian honeycreepers).

Исследователи не только установили, от какого типа вьюрков изначально произошло это семейство, но и связали время этой быстрой эволюции с формированием четырех главных Гавайских островов.

"Когда-то существовало более 55 видов этих красочных певчих птиц, и они настолько разнообразны, что исторически не было даже полной ясности, все ли они принадлежат к одной группе", — сказала Хизер Лернер.

Разнообразие проявляется в питании (семена, фрукты, улитки, нектар) и форме клювов (как у попугаев, славок, вьюрков или тонкие прямые).

Ответ на вопрос об эволюции этого разнообразия уникален для Гавайских островов, которые формируются по принципу конвейера, движущегося на северо-запад. Каждый новый остров представляет собой "чистый лист" для эволюции: когда вид цветочниц перемещается на новый остров, птицы сталкиваются с новыми местообитаниями и экологическими нишами, что может заставить их адаптироваться и образовать отдельный вид.

Исследователи проследили эволюцию цветочниц после формирования островов Кауаи-Ниихау, Оаху, Мауи-Нуи и Гавайи. Самый большой всплеск видообразования (радиация) произошел между 4 и 2.5 миллионами лет назад, после формирования Кауаи-Ниихау и Оаху, но до появления двух других крупных островов. В результате сформировались 6 из 10 отдельных групп видов, различающихся размерами, формами и окраской.

"Эта радиация — одно из природных научных сокровищ, которые архипелаг предлагает посреди Тихого океана", — сказала Хелен Джеймс, соавтор статьи.

Предыдущая работа Джеймс по морфологии гавайских птиц сыграла ключевую роль в определении видов для сравнения. Используя генетические данные 28 видов птиц, схожих морфологически, генетически или географически, авторы установили, что различные виды цветочниц произошли от евразийских чечевиц (Eurasian rosefinches). В отличие от большинства других предковых видов птиц, колонизировавших Гавайи из Северной Америки, чечевицы, вероятно, пришли из Азии.

"Существует восприятие, что на Гавайях не осталось действительно аборигенных видов, но эти птицы — истинно местные, имеющие научную ценность и выполняющие уникальную экологическую функцию", — сказал Роб Флейшер, соавтор статьи, изучающий этих птиц более 25 лет.

Разнообразие гавайских цветочниц сильно пострадало: более половины из 56 известных видов уже вымерли. Исследователи сосредоточились на 19 (теперь 18) ныне живущих видах. Из них, по данным Международного союза охраны природы (IUCN), 6 считаются находящимися на грани исчезновения (critically endangered), 4 — исчезающими (endangered) и 5 — уязвимыми (vulnerable).

Следующий, продолжающийся этап исследования — использование музейных образцов и субфоссильных костей для определения места вымерших видов в эволюционном древе (филогении), чтобы проверить, соответствуют ли новые линии общей картине, обнаруженной в этом исследовании.

Для анализа ДНК в данном исследовании использовались специализированные протоколы секвенирования нового поколения, разработанные группой Мичи Хофрайтера в Институте эволюционной антропологии Общества Макса Планка. Для работы с древней ДНК, которая по своей природе повреждена или деградировала, применяются дополнительные инновационные методы для её захвата и получения достаточно информативного набора данных.