Ilmuwan Menemukan Burung Langka Yang Hibrida Tiga Spesies Yang Berbeda

Pekerjaan detektif oleh para ilmuwan telah menunjukkan bahwa burung penyanyi unik yang ditemukan oleh seorang ilmuwan warga di Pennsylvania adalah keturunan dari seorang ibu warbler hibrida dan seorang ayah warbler dari genus yang sama sekali berbeda - kombinasi yang tidak pernah direkam sebelumnya dan yang menghasilkan hibrida tiga spesies yang unik burung

oleh GrrlScientist untuk Forbes | @GrrlScientist

Karya ini adalah Pilihan Editor Forbes.

Warbler Male Burket, hibrida spesies tiga jenis pertama dari jenisnya. Induknya adalah seorang warbler Brewster (hibrida) Vermivora chrysoptera X Vermivora cyanoptera dan ayahnya adalah seorang warbler sisi kastanye, Setophaga pensylvanica.
(Kredit: Lowell Burket)

"Ini sangat jarang," papar ornitolog David Toews (diucapkan "tays"), rekan pascadoktoral di Laboratorium Cornell of Ornithology dan penulis utama studi baru-baru ini tentang kemungkinan asal-usul hibrida burung yang spektakuler yang belum pernah dilihat sebelumnya.

Burung unik ini pertama kali ditemukan dan difoto oleh birder dan ilmuwan warga negara, Lowell Burket, yang tinggal dan bekerja di Pittsburgh, Pennsylvania.

"Selama periode migrasi dan secara sporadis sepanjang musim panas, saya berkendara 2 jam ke properti pertanian keluarga saya, yang mencakup beberapa ratus hektar hutan," Mr Burket menjelaskan dalam email. “Saya memiliki minat seumur hidup pada fotografi satwa liar, tetapi saya tidak pernah melakukan apa-apa sampai pertengahan 2000-an karena saya tidak punya waktu. Sekitar 9–10 tahun yang lalu, saya perhatikan beberapa burung berwarna-warni terbang keluar dari lubang kecil di salah satu jalur kuda. Saya memperhatikan mereka lagi di musim panas itu di lubang yang sama dan memutuskan untuk melihat apakah saya bisa mendapatkan burung-burung berwarna-warni ini. ”

"Pix saya buruk karena burung-burung itu sangat kecil," kata Mr Burket sedih. "[S] o Saya melakukan riset tentang cara terbaik untuk mendapatkan pix burung yang layak di alam liar dan membeli kamera profesional tingkat pemula dan lensa zoom."

Seperti yang Anda lihat, kualitas foto-foto burungnya meningkat secara dramatis.

Warbler Male Burket memamerkan dua titik rufous yang ditempatkan secara simetris, meskipun samar, di kedua sisi lehernya.
(Kredit: Lowell Burket.)

“Pada 7 Mei tahun ini, saya mengambil pix dan video sepanjang sore di birdhole dan hibrida muncul dua kali selama sekitar 20 detik. Saya pikir itu adalah pembuat bir Brewster dan itu menonjol bagi saya karena saya belum pernah melihat Brewster sebelumnya dalam migrasi musim semi. "

Warbler Brewster mendapatkan namanya pada tahun 1874 setelah dideskripsikan oleh William Brewster, yang menemukannya di Massachusetts. Awalnya dianggap sebagai spesies baru, burung itu diberi nama ilmiah Vermivora leucobronchialis, tetapi warbler Brewster sekarang dikenal sebagai hibrida antara warbler bersayap biru dan bersayap emas; Vermivora cyanoptera X Vermivora chrysoptera. Warbler Brewster biasanya menampilkan karakter dan pola bulu yang dominan secara genetik - misalnya, garis hitam melalui matanya dan wingbars yang terpisah secara khas berasal dari warbler bersayap biru, sedangkan bagian bawah berwarna kuning krem ​​dan bar sayap kuning berasal dari warbler bersayap emas.

"Ketika saya mempelajari foto-foto saya malam itu, saya perhatikan itu tidak memiliki garis mata hitam dan warna payudara kuning yang merupakan ciri khas Brewster," lanjut Mr Burket. Lebih lanjut, ia mencatat bahwa burung misterius ini memiliki bintik cokelat kemerahan yang samar-samar tetapi khas di setiap sisi lehernya. Apakah itu tanah? Darah kering? Atau apakah itu warna bulu burung itu sendiri?

Warbler Male Burket jelas menunjukkan supercilium putih dan topeng keabu-abuan yang terlihat di warbler Brewster, fitur bulu dominan dari induk warbler bersayap emas.
(Kredit: Lowell Burket.)

"Saya kemudian memeriksa burung itu dari gambar spion dan saya bisa melihat supercilium putih ['alis'] dan topeng abu-abu pucat, khas dari [warbler] sayap emas, jadi saya memutuskan itu harus buatan Brewster," Mr Burket melanjutkan. "[B] ut dari mana tempat rufous berasal?"

Satu-satunya spesies warbler di daerah dengan tanda leher berwarna rufous adalah warbler sisi kastanye.

Warbler sisi kastanye jantan dewasa, Setophaga pensylvanica, bernyanyi di properti keluarga berhutan Lowell Burket. Mungkinkah spesies ini menjadi salah satu orangtua pembuat misteri?
(Kredit: Lowell Burket.)

"Saya memutuskan bahwa saya perlu melihatnya bernyanyi untuk melihat lagu apa yang dinyanyikannya."

Lagu adalah salah satu dari beberapa “isyarat diagnostik” yang dimiliki oleh penyanyi lain - dan pembawa bir! - andalkan untuk mengidentifikasi spesies individu. Setiap spesies menyanyikan lagu khasnya sendiri, yaitu bagaimana seekor betina menemukan pasangan spesies yang benar. Nestlings dari kedua jenis kelamin mempelajari lagu-lagu spesies mereka dengan mendengarkan ayah mereka dan laki-laki di dekatnya dari spesies yang sama saat masih di sarang. Dengan demikian, lagu burung misteri ini harus menjadi diagnostik untuk spesies mana yang merupakan ayahnya.

Warbler Male Burket menunjukkan kemampuan bernyanyi kepada dunia.
(Kredit: Lowell Burket.)

Beberapa minggu kemudian, Pak Burket mendapatkan keinginannya: ia merekam video nyanyian burung misterius pada dua hari berturut-turut. Kualitas audionya cukup tinggi sehingga dia bisa mengidentifikasi lagu spesies. Dia menemukan bahwa burung misterius itu memang, menyanyikan lagu warbler sisi kastanye.

Mungkinkah burung misterius ini menjadi hibrida dengan ibu pembuat bir Brewster dan ayah pembuat kue sisi kastanye? Mungkinkah dia benar-benar memotret ibu burung ini di lubang burung pada musim panas sebelumnya? Mr Burket meninjau foto-foto burungnya dari tahun sebelumnya dan melihat seorang warbler Brewster betina. Dia juga tahu bahwa warbler sisi kastanye berkembang biak di hutan di propertinya, jadi ... mungkinkah ini adalah "triple hybrid" yang belum pernah terjadi secara alami antara ibu pembuat warbler Brewster dan ayah warbler sisi kastanye. ? Itu tentu tampak seperti ide yang dibuat-buat: meskipun pembuat warung Brewster adalah hibrida itu sendiri, mereka adalah hibrida antara dua spesies yang berkaitan erat yang berada dalam genus yang sama sekali berbeda dari warbler sisi kastanye yang lebih dekat. Tapi titik-titik aneh di lehernya, kurangnya garis mata gelap dan lagu - lagu diagnostik yang luar biasa! - sangat menarik.

"Saya mencari Google 'warbler hibrida' dan tidak dapat menemukan apa pun di kombinasi ini dan memutuskan untuk menghubungi Laboratorium Cornell of Ornithology untuk mendapatkan pendapat ahli," Mr. Burket menjelaskan. Dia mengirim email beberapa foto dan video burung misterius ke "Lab of O" dan menunggu tanggapan.

"Saya mencoba untuk membuat email tersebut terdengar agak intelektual sehingga mereka tidak akan berpikir saya adalah seorang crackpot," kenang Pak Burket. "Memiliki foto dan video membantu."

Kembali di Lab O, Dr. Toews tertarik dengan apa yang dilihatnya. Satu minggu kemudian, dia berkendara 4 jam dari Cornell untuk bertemu dengan Pak Burket dan keesokan paginya, mereka membuat jaring kabut di daerah yang sama di mana burung misterius itu bernyanyi berulang kali. Berkat pengetahuan mendalam Tn. Burket tentang kebiasaan burung ini, hanya perlu 4 menit untuk menangkapnya.

Warbler Male Burket, burung tiga-hibrida yang tidak pernah direkam sebelumnya, ditangkap dan diikat pada 28 Juni 2018, oleh David Toews dan Lowell Burket.
(Kredit: Lowell Burket. Catatan: Gambar ini telah dipangkas dari aslinya.)

“Saya adalah pengalaman yang luar biasa,” kata Mr Burket. "Aku hanya pernah melihat sesuatu seperti ini di Discovery Channel."

Sekarang, ketika Dr. Toews memiliki burung misterius ini, dia mencatat bahwa burung itu sangat mirip dengan warbler sisi kastanye remaja - tidak mungkin karena dipotret pertama kali pada awal Mei dan sebagian besar warbler tidak mau terbang sampai Juni. Tetapi pada saat yang sama, supercilium putih burung itu - berwarna hitam pada pejantan berangan kastanye jantan dewasa, dan zaitun atau abu-abu pada remaja atau betina - dan bercak pipi abu-abu yang pucat, keduanya lebih khas dari para warbler Vermivora. Dr. Toews mengambil berbagai foto terperinci, dan merekam panjang paruh dan sayap burung misterius bersama dengan karakter fisik lainnya untuk pemeriksaan lebih dekat, dan memberikannya sebuah pita kaki USGS aluminium dengan nomor unik: 2850-44901. Sebelum melepaskan burung itu, Dr. Toews juga mengambil sampel darah kecil untuk analisis genetik. Dia kemudian kembali ke labnya dan secara metodis menelusuri semua informasi yang dikumpulkannya seperti seorang Sherlock Holmes yang ornitologis.

Gambar 2. (a) Culmen dan panjang sayap untuk warbler Vermivora (kuning, bersayap emas; biru, bersayap biru; abu-abu, Brewster) dan warbler sisi kastanye (merah). Hibrida ditampilkan dengan tanda bintang. (B) Indeks genetik di enam lokus yang membedakan warblers Vermivora. Dari hibrida, kami memperkirakan indeks genetik induk induknya, termasuk dalam kisaran hibrida antara warblers bersayap emas dan bersayap biru (mis.

Petunjuknya mudah. Tidak hanya lagu indikasi kuat bahwa burung misterius ini memiliki warbler sisi kastanye sebagai ayah, tetapi pengukuran fisik menunjukkan bahwa burung ini pasti adalah hibrida: tagihannya lebih panjang dari tagihan warblers sisi kastanye tetapi juga dalam kisaran yang diharapkan untuk warbler Vermivora (Gambar 2a), dan sayapnya lebih panjang daripada sayap spesies warbler Vermivora tetapi mereka mirip dengan warbler sisi kastanye.

Bukti genetik sama-sama meyakinkan: DNA mitokondria burung misteri (mtDNA) 99% identik dengan warblers bersayap emas, dan 97% identik dengan warblers bersayap biru - spesies ini hanya berbeda 3-4% (Gambar 2b) - jadi Temuan ini seperti yang diharapkan jika ibunya adalah seorang warbler Brewster. Namun, Vermivora mtDNA berbeda dari warbler sisi-kastanye (dan spesies Warbler Setophaga lainnya) urutan lebih dari 8% (ref), yang, sekali lagi, menyoroti kemungkinan identitas ayah misteri burung. (Ingat, tentu saja, mtDNA hanya berasal dari ibu.)

Untuk lebih lanjut mengidentifikasi identifikasi ayah diduga burung misteri, Dr. Toews kemudian memeriksa polimorfisme nukleotida tunggal (SNPs) dalam genom burung yang berbeda secara jelas dari para warbler Vermivora (n = 89 situs) dan menemukan bahwa burung misteri itu heterozigot di semua situs kecuali satu - dan jika dipikir-pikir, situs yang satu ini mungkin juga bervariasi di warblers sisi-kastanye.

Polimorfisme nukleotida tunggal (SNP).
(Kredit: David Eccles / CC BY 4.0)

SNP ("snips") adalah bentuk variasi genetik yang sangat umum terlihat pada semua makhluk hidup, mewakili perubahan hanya dalam satu nukleotida, atau blok pembangun DNA, dalam genom. Dengan demikian, menemukan bahwa separuh dari SNP ini cocok dengan yang ada di warbler sisi kastanye menunjuk ke arah identitas ayah burung misterius. (Ingatlah bahwa masing-masing orang tua memberi masing-masing anak mereka setengah dari total genomnya.)

Analisis tambahan dari SNP yang secara khusus membedakan warbler bersayap emas dan bersayap biru mengungkapkan bahwa dua dari enam berasal dari keturunan warbler bersayap biru, dan empat berasal dari nenek moyang warbler bersayap emas. Dengan demikian, sepertiga dari Vermivora SNP burung misteri ini berasal dari warbler bersayap biru, menunjukkan bahwa ibu burung ini adalah hibrida "generasi awal" sendiri.

Membandingkan indeks genetik ibu yang diduga dengan warbler Vermivora lainnya (Gambar 2b), menunjukkan bahwa tidak ada warbler bersayap biru fenotipik yang memiliki indeks genetik serendah 0,33, sedangkan hanya dua dari 149 warbler bersayap emas fenotipik memiliki indeks yang tinggi. Sebaliknya, warbler Brewster memiliki nilai indeks genetik rata-rata 0,32, dan 23% warbler Brewster memiliki persis sepertiga keturunan bersayap biru. Jadi ibu diduga burung misterius memiliki indeks genetik dalam kisaran yang diharapkan untuk warblers Brewster, menegaskan identitasnya serta menunjukkan bahwa dia sendiri kemungkinan merupakan hasil dari "perkawinan campuran" antara warbler bersayap biru dan bersayap emas.

"Betina adalah hibrida Warbler bersayap Emas / Biru - juga disebut Warbler Brewster. Dia kemudian dikawinkan dengan Warbler sisi Chestnut dan berhasil direproduksi, ”Dr. Toews menyimpulkan.

Pohon keluarga burung warbler yang diprediksi menghasilkan hibrida tiga spesies yang baru saja dijelaskan. Warbler Brewster bersayap biru, bersayap emas, dan oleh Liz Clayton Fuller; warbler sisi kastanye dari del Hoyo et al. (2018) Buku Pegangan Burung Dunia Hidup;

Tapi mengapa songbirds ini akan berhibridisasi sama sekali? Terutama karena perempuan memilih pasangan mereka terutama berdasarkan kualitas lagu mereka?

"Itu bisa saja merupakan kesalahan (hal-hal ini terjadi)," jawab Dr. Toews dalam email, "meskipun bisa jadi jumlah pasangan yang cocok sangat rendah (Vermivora warbler menurun di seluruh Appalachia) [bahwa] dia adalah membuat 'situasi terbaik yang buruk'. ”

Bahkan, hibridisasi antara warblers bersayap emas dan bersayap biru telah meningkat selama beberapa dekade terakhir di seluruh Amerika Serikat Timur Laut dan meluas ke Kanada. Sebagian besar hibridisasi ini dihasilkan dari warbler bersayap biru yang pindah ke habitat warbler bersayap emas. Gerakan ini dimotivasi oleh efek pemanasan iklim dan hilangnya habitat semak belukar bersayap biru yang disukai. Lebih lanjut, populasi warbler bersayap emas menurun, sehingga pasangan yang cocok di antara spesies ini terbatas.

“Memilih untuk kawin dengan pria yang tidak sempurna mungkin lebih baik daripada tidak sama sekali!” Dr. Toews mengamati. Dia kemudian menunjukkan bahwa hibridisasi di antara warbler Brewster dan warblers sisi kastanye belum pernah dicatat sebelumnya.

“Faktanya, hibridisasi tiga spesies jenis ini 'sangat langka' di antara hewan apa pun,” kata Dr. Toews.

Apa yang diungkapkan oleh warbler hibrida ini - yang sekarang secara resmi dikenal sebagai warbler Burket - tentang batasan spesies, terutama pada burung penyanyi? Apakah ini warblers realita spesies?

“Hibrida sekali pakai terutama memberi tahu kita bahwa penghalang spesies tidak sempurna, tetapi itu tidak sepenuhnya mengejutkan,” Dr. Toews menjelaskan dalam email. “Dalam contoh ini, ini juga memberi tahu kita sedikit tentang kompatibilitas reproduksi antara taksa yang cukup berbeda. Meskipun hibrida ini mungkin tidak pernah benar-benar bereproduksi, ini menunjukkan bahwa tidak ada banyak ketidakcocokan genetik antara taksa orangtua, sehingga ia dapat berkembang setidaknya muncul 'normal'. "

“Jenis ini cocok dengan kearifan konvensional di warbler ini juga - bahwa penghalang spesies dijaga oleh 'pre-mating isolating barrier' [seperti lagu] dan tidak sebanyak dengan ketidakcocokan genetik pasca-kawin,” Dr. Toews menambahkan.

Warbler Pria Burket di

Singkatnya, warbler Burket yang belum pernah dilihat ini menunjukkan karakter fenotip berikut, terima kasih kepada masing-masing orang tuanya:

  • Warbler Brewster: topi kuning; supercilium putih; hijau dan abu-abu di punggung dan tengkuk; wingbars kuning / emas yang dipisahkan dengan jelas
  • Warbler sisi kastanye: topi kuning; semua tenggorokan putih; payudara dan perut; bintik-bintik kasar; cincin mata putih (di musim gugur); primer berwarna coklat tua di sayap; striping samar di belakang

Apa aspek paling menyenangkan dari semua pekerjaan detektif ini?

"Bagian yang menyenangkan tentang ini bagi saya adalah dapat melibatkan ilmuwan warga seperti Lowell," jawab Dr. Toews. "Juga, menggunakan penanda genetik untuk memprediksi pola bulu ibu, yang menjadikan ini kontribusi yang lebih baru dalam hal menentukan siapa orang tuanya."

Mungkinkah warbler Burket ini berhasil menjadi ayah dari 'anak-anaknya' atau akankah keturunan campurannya menjadikannya pasangan yang tidak diinginkan? Karena Dr. Toews melepaskan burung itu, ia berencana untuk mengawasi lubang burung di properti keluarga Pak Burket untuk melihat apa yang akan terjadi di masa depan.

Apa pendapat Pak Burket tentang semua kegembiraan ini?

"Saya benar-benar tidak memiliki pengetahuan tentang burung sampai tujuh tahun yang lalu," jawabnya. “Dan sekarang saya akhirnya menemukan apa yang tampak seperti burung jenis pertama. Itu bisa terjadi pada siapa saja! ”

Sumber:

David P. L. Toews, Henry M. Streby, Lowell Burket, Scott A. Taylor (2018). Seorang penghancur kayu yang diproduksi melalui hibridisasi interspesifik dan antargenerasi, Biology Letters, diterbitkan online pada 7 November 2018 sebelum dicetak | doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557

Awalnya diterbitkan di Forbes pada 9 November 2018.