Forscher beobachten die Entstehung einer neuen Finkenart

Ein männlicher Kaktus-Grundfink. (Credit: Wikipedia / User: putneymark / CC BY-SA 2.0)
Ein männlicher Kaktus-Grundfink. (Credit: Wikipedia / User: putneymark / CC BY-SA 2.0)

Darwinfinken auf den Galapagos-Inseln repräsentieren aufgrund der natürlichen Selektion ein berühmtes Modell für die Entwicklung der biologischen Vielfalt auf der Erde. Forscher der Princeton University und der Uppsala University berichten jetzt, dass sie das Entstehen einer neuen Art beobachtet haben: Durch die Einkreuzung (Hybridisierung) zweier unterschiedlicher Darwinfinkenarten entstand eine neue Abstammungslinie. Die Studie wurde am 24. November 2017 im Journal Science veröffentlicht.

Die direkte Beobachtung der Entstehung einer neuen Art fand während Feldarbeiten statt, die Rosemary und Peter Grant von der Princeton University seit 40 Jahren auf der kleinen Insel Daphne Major durchführen. Im Jahr 1981 beobachteten sie ein eingewandertes Männchen, das ein ungewöhnliches Lied sang und dessen Größe sich von allen einheimischen Spezies auf der Insel unterschied.

Das Männchen paarte sich mit einem einheimischen Mittel-Grundfinkweibchen (Geospiza fortis) und schuf dadurch eine neue Abstammungslinie, der sie den Namen Big-Bird-Linie gaben. Im Zeitraum von 30 Jahren verfolgen sie diese neue Linie über sechs Generationen hinweg. DNA-Sequenzierungsdaten offenbaren jetzt, dass das eingewanderte Männchen ein Großer Kaktusfink (Geospiza conirostris) war. Bemerkenswerterweise muss er von der mehr als 100 Kilometer südöstlich gelegenen Insel Española zur Insel Daphne Major geflogen sein.

"Ein entscheidender Schritt in der Artenbildung ist das Etablieren der reproduktiven Isolation. Im Allgemeinen vermutet man, dass dieser Prozess eine lange Zeit in Anspruch nimmt, aber bei der Big-Bird-Linie vollzog er sich in nur zwei Generationen", sagten Rosemary und Peter Grant.

"Ein wichtiger Grund dafür ist der einzigartige Gesang des eingewanderten Männchens, weil Söhne den Gesang von ihrem Vater lernen und sich Weibchen mit Männchen paaren, die wie ihre Väter klingen", erklärten Rosemary und Peter Grant. Ein anderer Grund ist, dass sich die neue Abstammungslinie von der einheimischen Spezies in der Morphologie des Schnabels unterscheidet, die ebenfalls ein wichtiges Merkmal für die Partnerwahl ist."

Alle 18 Darwinfinkenarten stammen von einer einzigen Spezies ab, die die Galapagos-Inseln vor etwa 1-2 Millionen Jahren besiedelte. Sie haben sich in verschiedene Arten entwickelt, und insbesondere Veränderungen der Schnabelmorphologie haben den jeweiligen Arten ermöglicht, unterschiedliche Nahrungsquellen auf den Galapagos-Inseln zu nutzen. Deshalb ist eine andere entscheidende Voraussetzung für die Artenbildung durch Hybridisierung, dass die neue Abstammungslinie ökologisch konkurrenzfähig sein muss. Das war bei der Big-Bird-Linie der Fall.

"Es ist sehr auffällig, dass die Big Birds ihre eigene Nische im Raum der Schnabelmorphologie besetzen, wenn wir die Größe und Form ihrer Schnäbel mit den Schnabelmorphologien der anderen drei auf Daphne Major heimischen Spezies vergleichen", erklärte Sangeet Lamichhaney, momentan Postdoktorand an der Harvard University. "Aus diesem Grund führte die Kombination von Genvarianten der beiden sich kreuzenden Arten zusammen mit der natürlichen Selektion zur Entwicklung einer Schnabelmorphologie, die konkurrenzfähig und einzigartig ist."

Einer klassischen Definition zufolge respektieren gute Spezies die Grenzen und können keine voll zeugungsfähigen Nachkommen produzieren, falls eine Hybridisierung auftritt, so wie es beispielsweise bei Pferd und Esel der Fall ist. In den letzten Jahren wurde jedoch klar, dass einige eng verwandte Arten, die normalerweise eine Paarung untereinander vermeiden, überraschend oft Gene durch Hybridisierung austauschen. Die Autoren dieser Studie haben bereits zuvor darüber berichtet, dass es unter den Darwinfinkenarten seit mehreren tausend Jahren einen beträchtlichen Genfluss gibt.

"Der interessante Aspekt dieser Studie ist, dass eine Hybridisierung zwischen zwei verschiedenen Spezies nach nur zwei Generationen zur Entwicklung einer neuen Abstammungslinie führte. Wenn ein Naturforscher Daphne Major besucht hätte, ohne zu wissen, dass diese Linie erst vor kurzer Zeit entstand, wäre sie als eine von vier Arten auf der Insel erkannt worden. Dies demonstriert deutlich den Wert langfristiger Feldstudien", sagte Leif Andersson von der Uppsala University, der Swedish University of Agricultural Sciences und der Texas A&M University.

"Es ist sehr wahrscheinlich, dass während der Evolution der Darwinfinken oft neue Linien wie die Big Birds entstanden. Die Mehrzahl davon starb aus, aber einige könnten zur Entwicklung heutiger Spezies geführt haben. Wir wissen nichts über das langfristige Überleben der Big-Bird-Linie, aber sie hat das Potenzial, ein Erfolg zu werden, und sie liefert ein schönes Beispiel für eine Möglichkeit, wie die Artenbildung stattfindet. Charles Darwin wäre begeistert gewesen, diese Studie zu lesen", sagte Leif Andersson.

Abhandlung: "Rapid hybrid speciation in Darwin’s finches" von S. Lamichhaney, F. Han, M.T. Webster, L. Andersson, B.R. Grant, P.R. Grant (2017), Science, DOI: 10.1126/science.aao4593

Die Studie wurde unterstützt vom Galapagos National Parks Service, der Charles Darwin Foundation, der National Science Foundation, der Knut and Alice Wallenberg Foundation und dem Swedish Research Council.

Quelle

(THK)

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