Die Forschung unterstützt die Erkennung neuer Buschhäher-Arten in Texas und Mexiko

Eine umfassende neue genetische und statistische Studie von Forschern der University of Kansas zeigt, dass zwei Gruppen von Buschhähern – eine in Mexiko und eine in Texas – den Status als unabhängige Arten verdienen. Das Papier, erschienen in Systematische Biologieverwendet auch genomische Daten, um eine Naturgeschichte von Buschhähern zu skizzieren und zu zeigen, wie geografische Veränderungen über Jahrtausende hinweg Gruppen von Vögeln aufspalteten und wieder verbanden, wodurch der Fluss von Genen zwischen ihnen beeinflusst wurde.

„Scrub Jays sind Cousins ​​​​von Blue Jays“, sagte Hauptautor Devon DeRaad, Doktorand am Biodiversity Institute and Natural History Museum an der KU. „Im Westen der USA sind sie übliche Hinterhofvögel für Menschen, ähnlich wie Blauhäher, die Erdnüsse aus Ihrer Futterstelle nehmen. Sie sind aufregende Vögel, weil sie charismatisch sind – sie kommen zu Ihrer Futterstelle und interagieren. Sie sind Jays, also sind sie extrem schlau und sie haben eines der besten räumlichen Gedächtnisse aller Vögel. Sie können sich an Tausende von Orten erinnern, an denen sie Samen und ähnliches zwischengespeichert haben.

Laut der Studie zeigt die genetische Sequenzierung von vor Jahrzehnten gesammelten Buschhähern an der KU Hinweise auf zwei unterschiedliche neue Arten in Aphelocoma, der Gattung der Buschhäher: A. sumichrasti, eine „phänotypisch, verhaltensmäßig und genetisch einzigartige“ endemische Art aus Südmexiko; und A. texana, „eine in Texas endemische Art von Naturschutzbedenken.“

Während die mexikanische Population von Buschhähern ein „Slam Dunk“ für den Artenstatus war, sagte DeRaad, dass die Population von Buschhähern in Texas weniger eindeutig sei.

„Wir waren uns nicht sicher, wie unterschiedlich es war“, sagte er. „Es ist eine ziemlich isolierte Population auf dem Edwards Plateau in Texas – einer eingeschränkten, kleinen Region in Texas. Es wurde als Unterart benannt, daher gibt es kleine phänotypische Unterschiede in Größe und Farbe, aber es sieht nicht allzu anders aus den Rest. Aber wir haben diese großartige geografische Probenahme und wir haben Vögel in der Nähe sequenziert, aber außerhalb des Edwards-Plateaus, und sie sind völlig anders und es scheint keinen Genfluss zu geben. Wir haben so viele Analysen durchgeführt, wie wir uns vorstellen konnten um uns rigoros als falsch zu beweisen, aber alles deutet darauf hin, dass diese Population in Texas völlig anders ist und sich auf ihrer eigenen, isolierten Bahn entwickelt.“

DeRaad interessierte sich zum ersten Mal für die Biodiversität von Buschhähern, als er erfuhr, dass die Vielfalt der Exemplare in Museumssammlungen darauf hinwies, dass möglicherweise mehr Arten von Buschhähern existieren, als derzeit anerkannt sind.

„Mein Studienberater hatte schon früher über diese Vogelgruppe publiziert und mir gesagt, Sie könnten sich die Exemplare ansehen und sehen, dass es Populationen von Woodhouse-Jay aus Mexiko und anderen Orten gibt, die völlig anders aussehen – aber sie werden alle als Teil von anerkannt eine einzige Art“, sagte DeRaad. „Mein Ziel war es, für meine Doktorarbeit genetische Methoden einzusetzen und die DNA dieser Vögel zu sequenzieren, um herauszufinden, wie viele Arten es tatsächlich gibt.“

Als Doktorand an der KU griff DeRaad auf genetische Proben von Buschhähern zu, die vor Jahrzehnten von Co-Autor A. Town Peterson, Senior Curator am Biodiversity Institute und University Distinguished Professor in der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie, gesammelt wurden.

„Er sammelte die Proben für seine Dissertation zwischen etwa 1989 und 1992, und das war ganz am Anfang, als Menschen Gewebe von Proben nahmen“, sagte DeRaad. „Früher sammelte man die Vögel und stopfte sie mit Watte aus, um daraus Museumsexemplare herzustellen – Haut und Federn sind sehr stabil und kommen unbehandelt in einer Schublade gut an, wenn sie vor Licht und Ungeziefer geschützt werden. Aber früher waren es Menschen bei der Durchführung von DNA-Analysen wussten sie nicht, dass sie das Gewebe aufbewahren sollten. Daher ist es wirklich cool, dass Town vor etwa 30 Jahren Analysen dieser Vögel mit einigen der frühesten DNA-Methoden veröffentlicht hat, und wir sind in der Lage, buchstäblich dieselben Gewebe zu verwenden diese Studie.“

Neben Peterson waren die Co-Autoren von DeRaad Robert Moyle, Senior Curator am Biodiversity Institute der KU; John McCormack vom Occidental College; und Nancy Chen von der University of Rochester.

Nachdem DeRaad DNA-Proben von den Buschhähern entnommen hatte, arbeitete er mit dem KU-Genomsequenzierungskern, um Tausende gemeinsamer DNA-Stücke aus dem gesamten Genom der Vögel zu sequenzieren. Neben der Bestimmung des Artenstatus von A. sumichrasti und A. texana versuchten DeRaad und seine Kollegen, Licht in die Naturgeschichte von Buschhähern zu bringen und einen genaueren Evolutionsbaum für die Vögel zu zeichnen.

Beispielsweise fand das Team zwei Scrub-Jay-Arten, die auf einem genetischen Baum mit knorrigen Ästen leben und „komplexe Signaturen sowohl des alten als auch des modernen Genflusses zwischen dem Nicht-Schwester California Scrub-Jay (Aphelocoma californica) und Woodhouses Scrub-Jay (Aphelocoma woodhouseii), die zu disharmonischen Genbäumen im gesamten Genom der Art führen, trotz eindeutiger Unterstützung für ihre allgemeine Isolation und ihren Status als Art.“

Der Beweis für eine Kreuzung zwischen den beiden Buschhäher-Arten könnte Wissenschaftler traditionell daran hindern, sie als getrennte Arten zu betrachten, aber nicht in diesem Fall.

„Wir kommen zu einem nuancierteren Verständnis dessen, was eine Art ist, und berücksichtigen die biologische Realität, dass die Evolution komplizierter ist, als sich selbst Menschen, die sie studieren, vorstellen können“, sagte DeRaad. „Diese Abstammungslinien sind ständig dabei, auseinanderzugehen und wieder zusammenzukommen.“

In Nordamerika, sagten die Autoren, seien viele „komplexe Artbildungsgeschichten“ auf wiederholte Eiszeiten zurückzuführen, als Gletscher Populationen aufspalteten – was zu genetischer Divergenz führte – und sich dann zurückzogen, wodurch ein kontinuierlicher Lebensraum zurückblieb, in dem sich diese Populationen kreuzen konnten.

„Der Versuch, das zu rekonstruieren, ist nicht einfach“, sagte DeRaad. „Wir haben keine Zeitmaschine, also werden wir nie alles Minute für Minute genau rekonstruieren – aber indem wir in der Lage sind, Genomdaten von Tausenden von DNA-Stücken aus dem gesamten Genom zu erhalten, haben wir viel mehr statistische Aussagekraft versuchen, diese Ereignisse zu rekonstruieren, als wir es vor 10 bis 15 Jahren getan haben, bevor die Sequenzierungstechnologie so gut und erschwinglich war.“