Rosa + Rosa = Gold? Die Federn des Hybridkolibris passen nicht zu denen seiner Eltern

Der rosakehlige leuchtende Kolibri, Heliodoxa gularis, hat wenig überraschend einen leuchtend rosafarbenen Hals. So auch sein Cousin, der leuchtende Kolibri Heliodoxa branickii mit rötlichen Schwimmhäuten. Als Wissenschaftler einen Heliodoxa-Kolibri mit einer glitzernden goldenen Kehle fanden, dachten sie, sie könnten eine neue Art gefunden haben. Die DNA enthüllte jedoch eine andere Geschichte: Der Goldkehlvogel war ein nie zuvor dokumentierter Hybrid der beiden Rosakehlarten.

John Bates, der leitende Autor einer neuen Studie in der Zeitschrift Offene Wissenschaft der Royal Society Als er über den Hybriden berichtete, begegnete er dem ungewöhnlichen Vogel zum ersten Mal, als er im Nationalpark Cordillera Azul in Peru Feldarbeiten durchführte, der einen äußeren Kamm an den östlichen Hängen der Anden schützt. Da das Gebiet isoliert ist, wäre es sinnvoll, dort eine genetisch unterschiedliche Population zu entwickeln. „Ich sah den Vogel an und sagte mir: ‚Dieses Ding sieht aus wie nichts anderes.‘ Mein erster Gedanke war, dass es sich um eine neue Art handelt“, sagt Bates, Kurator für Vögel am Field Museum in Chicago.

Als Bates und Kollegen im Pritzker-DNA-Labor des Feldmuseums weitere Daten über das Exemplar sammelten, überraschten die Ergebnisse jedoch alle. „Wir dachten, es wäre genetisch verschieden, aber es stimmte in einigen Markern mit Heliodoxa branickii überein, einem der Rosakehlkolibris aus diesem allgemeinen Gebiet von Peru“, sagt Bates. Wenn es sich um H. branickii handelte, machte es keinen Sinn, dass der Vogel goldene Halsfedern hatte; In der Familie der Kolibris ist es selten, dass Mitglieder derselben Art dramatisch unterschiedliche Halsfarben haben.

Der erste Lauf der DNA-Sequenzierung untersuchte die mitochondriale DNA, eine Art genetisches Material, das nur von der Mutter weitergegeben wird. Diese mitochondriale DNA ergab ein klares Ergebnis, das mit H. branickii übereinstimmte; Die Forscher analysierten dann die Kern-DNA des Vogels, die Beiträge von beiden Elternteilen enthält. Dieses Mal zeigte die DNA Ähnlichkeiten sowohl mit H. branickii als auch mit seinem Cousin H. gularis. Es war jedoch nicht halb Branickii und halb Gularis – einer seiner Vorfahren muss halb und halb gewesen sein, und dann paarten sich spätere Generationen mit mehr Branickii-Vögeln.

Es blieb die Frage, wie zwei Rosakehlvogelarten einen nicht-rosakehligen Hybriden hervorbringen könnten. Der Erstautor der Studie, Field Museum Senior Research Scientist Chad Eliason, sagt, die Antwort liege in der komplexen Art und Weise, wie schillernde Federfarben bestimmt werden.

„Es ist ein bisschen wie beim Kochen: Wenn man Salz und Wasser mischt, weiß man ungefähr, was man bekommt, aber das Mischen zweier komplexer Rezepte kann zu unvorhersehbareren Ergebnissen führen“, sagt Eliason. „Diese Hybride ist eine Mischung aus zwei komplexen Rezepten für eine Feder ihrer beiden Elternarten.“

Federn erhalten ihre Grundfarbe durch Pigmente wie Melanin (schwarz) und Carotinoide (rot und gelb). Aber die Struktur der Federzellen und die Art und Weise, wie Licht von ihnen reflektiert wird, kann auch eine sogenannte Strukturfarbe erzeugen. Das farbverschiebende Schillern ist ein Ergebnis der Strukturfarbe.

Die Forscher verwendeten ein Elektronenmikroskop, um die Kehlfederstruktur auf subzellulärer Ebene zu untersuchen, und eine Analysetechnik namens Spektroskopie, um zu messen, wie Licht von den Federn reflektiert wird, um verschiedene Farben zu erzeugen. Sie fanden subtile Unterschiede in der Herkunft der Farben der Eltern, die erklären, warum ihre hybriden Nachkommen eine völlig andere Farbe hervorgebracht haben.

„Es gibt mehr als eine Möglichkeit, Magenta mit Schillern zu erzeugen“, sagt Eliason. „Die Elternarten haben jeweils ihre eigene Art, Magenta herzustellen, weshalb Sie dieses nichtlineare oder überraschende Ergebnis erzielen können, wenn Sie diese beiden Rezepte zur Herstellung einer Federfarbe mischen.“

Während diese Studie hilft, die seltsame Färbung eines ungewöhnlichen Vogels zu erklären, sagen die Forscher, dass sie die Tür zu weiteren Fragen zur Hybridisierung öffnet.

Getrennte Arten werden im Allgemeinen als Abstammungslinien definiert, die genetisch unterschiedlich sind und sich nicht miteinander kreuzen; Hybriden brechen diese Regel. Manchmal sind Hybriden ungewöhnliche Einzelstücke oder steril wie Maultiere; in anderen Fällen können Hybriden neue Arten bilden. Es ist nicht klar, wie häufig Kolibri-Hybriden wie die in dieser Studie vorkommen, aber die Forscher spekulieren, dass Hybriden wie diese zur Vielfalt der strukturellen Farben beitragen könnten, die im Stammbaum der Kolibris zu finden sind.

„Basierend auf der Geschwindigkeit der Farbentwicklung, die bei Kolibris beobachtet wird, haben wir berechnet, dass es 6 bis 10 Millionen Jahre dauern würde, bis sich diese drastische rosa-goldene Farbverschiebung in einer einzigen Art entwickelt“, sagt Eliason.

Co-Autor Mark Hauber von der University of Illinois Urbana-Champaign fügt hinzu, dass „diese Studie uns Hinweise auf die nanostrukturelle Grundlage evolutionärer Farbverschiebungen gibt“.