Die Genetik zweier Vogelarten unterscheidet sich trotz erheblicher Gefiedervariationen kaum

Wissenschaftlern des Museums für Naturkunde Berlin ist es gemeinsam mit Kollegen aus den USA und Australien gelungen, die Komplexität der Artenevolution und evolutionärer Prozesse aufzuzeigen, indem sie die genomische Variabilität zweier mutmaßlicher Schwalbenarten in Australien untersuchten. Entgegen den Erwartungen konnte das Wissenschaftlerteam nachweisen, dass sich die genetischen Informationen der beiden Vogelarten trotz deutlich unterschiedlicher Färbung und Zeichnung des Gefieders kaum unterscheiden. Ihre Studie ist veröffentlicht in Molekulare Ökologie.

Die unterschiedliche Gefiederfärbung von Vögeln wird häufig zur Identifizierung und Klassifizierung von Vogelarten herangezogen. Da das Gefieder eine wichtige Rolle bei der Partnerwahl und damit bei der Fortpflanzung von Vögeln spielt, wurden Unterschiede im Gefieder als wichtiger Indikator für die Artzuordnung herangezogen. In vielen Fällen spiegeln sich diese sehr offensichtlichen morphologischen Unterschiede im Genom der Vögel wider. Je unterschiedlicher das Gefiedermuster ist, desto wahrscheinlicher ist es, Unterschiede auf DNA-Ebene zu erkennen. Dies ist jedoch bei den in dieser Studie untersuchten Vögeln – der Masken-Waldschwalbe und der Weißbrauen-Waldschwalbe – nicht der Fall.

Die maskierte Waldschwalbe, die sich durch ein blaugraues Gefieder und eine schwarze Kopffärbung auszeichnet, und die braungraue, weißbraune Waldschwalbe leben beide in denselben Lebensräumen in Ostaustralien und teilen sich manchmal denselben Baum.

„Lange Zeit ging man davon aus, dass die beiden Waldschwalbenarten unterschiedlich sein müssen, da es trotz des gleichen Lebensraums zu wenigen Paarungen zwischen den Vögeln kommt“, erklärt Dr. Joshua Penalba, Wissenschaftler am Museum für Naturkunde Berlin und erster Autor der Studie. „Allerdings kamen vor einigen Jahren Zweifel am Artstatus auf, weil keine Unterschiede in der mitochondrialen DNA festgestellt werden konnten. Diese Ergebnisse waren sehr überraschend, da man davon ausgeht, dass Arten, die Unterschiede im Gefieder beibehalten können, auch einige Unterschiede in der DNA haben sollten bzw , umgekehrt sollten Arten, die keine Unterschiede in der DNA aufweisen, eine hohe Hybridisierungshäufigkeit aufweisen – beides ist bei diesen beiden Arten nicht der Fall“, fügt er hinzu.

Um dieses ungewöhnliche Phänomen weiter zu untersuchen, führten die Wissenschaftler im Rahmen ihrer Arbeit eine umfassende Analyse der DNA aus dem sich langsamer entwickelnden Kerngenom der beiden mutmaßlichen Schwalbenarten durch und machten eine interessante Entdeckung. „Durch die Anwendung verschiedenster Methoden zur Analyse der genomischen DNA und der Populationsstruktur konnten wir zeigen, dass sich die Genome der Maskierten Waldschwalbe und der Weißbrauen-Waldschwalbe kaum unterscheiden“, berichtet Dr. Joshua Penalba.

Die Ergebnisse der Forscher decken sich mit früheren Studien zur mitochondrialen DNA und machen deutlich, dass es nicht immer einfach ist, anhand des Gefieders Rückschlüsse auf Artgenossen zu ziehen. Während dieser Mangel an Struktur im größten Teil des Genoms offensichtlich ist, wurden große Unterschiede in der Nähe von zwei Genen entdeckt, die Teil eines Signalwegs sind, der an der Federentwicklung beteiligt ist. Obwohl es noch zu früh ist, Schlussfolgerungen aus dieser Entdeckung zu ziehen, eröffnet sie neue Möglichkeiten für zukünftige Studien.

Die genauen Gründe für die Differenzierung konnten nicht vollständig aufgeklärt werden, aber die von den Experten durchgeführte Rekonstruktion der demografischen Geschichte deutet darauf hin, dass die Vögel erst vor kurzem auseinandergegangen sind und kurz darauf wieder Kontakt hatten. Die Forscher ergänzten dies auch durch Simulationen, die auf unterschiedliche Weise zeigen, wie sich diese Gefiederdivergenz in so kurzer Zeit entwickeln kann.

Insgesamt zeigen die Ergebnisse der Studie, wie komplex die evolutionären Prozesse sind, die zur Entstehung neuer Arten führen, und die Differenzierungsmetriken, die wir häufig zur Unterscheidung von Arten verwenden, werden nicht immer ausreichen, um ein klares Bild zu zeichnen. Somit legt diese Studie eine wichtige Grundlage für spannende zukünftige Forschungsprojekte, die sich mit Gefiedervariation, Artbildung und den Ursprüngen der Biodiversität befassen.

Zur Verfügung gestellt vom Museum für Naturkunde – Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung