Amerikaanse zangers (Parulidae) staan bekend om hun felle kleuren. Uit onderzoek blijkt nu dat ze die vaak niet zelf hebben ontwikkeld.
Een nieuw onderzoek laat zien dat sommige Amerikaanse zangers hun kleuren niet zelf hebben ontwikkeld, maar van andere soorten hebben gekregen. Dat kan helpen verklaren waarom er in korte tijd zo veel verschillende soorten zijn ontstaan. De studie, geleid door onderzoekers van Penn State, is verschenen in het tijdschrift PLOS Biology.
Felle kleuren
“Vogelaars zijn dol op Amerikaanse zangers, juist omdat ze zoveel verschillende verenkleuren hebben”, zegt bioloog David Toews. “Het is logisch om je af te vragen hoe al die kleuren zijn ontstaan. Het blijkt dat sommige vogels kleuren van andere soorten hebben ‘geleend’, in plaats van ze zelf te ontwikkelen.”
Het onderzoeksteam verzamelde DNA van 400 vogels, verdeeld over 100 soorten en 6 ondersoorten. Ze richtten zich op drie genen die betrokken zijn bij de verwerking van carotenoïden. Dat zijn kleurstoffen die de vogels via hun voedsel binnenkrijgen. Één zo’n gen heet BCO2. Als dit gen geactiveerd is maakt het een eiwit aan dat carotenoïden afbreekt. De vogel oogt dan witter of grijzer. Als het gen ‘uit’ staat stapelen carotenoïden zich juist op in de veren en wordt de vogel geler. Op die manier bepaalt het gen dus welke kleur de veren uiteindelijk hebben.
Gigantische stamboom
De onderzoekers bouwden eerst een gigantische stamboom op die alle soorten bevat. Hiervoor baseerden ze zich op het volledige genoom van elke soort. De stamboom laat zien hoe de soorten in grote lijnen aan elkaar verwant zijn. Daarna maakten ze aparte ‘stamboomachtige kaarten’ voor drie relevante kleurgenen en vergeleken die met de algemene stamboom. Op het moment dat deze niet met elkaar overeenkwamen viel dat op te vatten als een aanwijzing dat er genen tussen soorten zijn uitgewisseld.
Teamlid Kevin Bennett legt uit: “Wanneer twee verschillende soorten met elkaar paren ontstaat een jong dat genen van beide ouders erft. Als zo’n ‘gecombineerde’ vogel zich later voortplant met een van de oorspronkelijke soorten, kan hij daarbij genen van de andere soort doorgeven. Over meerdere generaties heen kan zo genetisch materiaal van de ene soort doorgegeven worden aan een andere soort. Dat noemen we introgressie.”
Op heterdaad betrapt
Het team vond meerdere voorbeelden van hoe het gen BCO2 is uitgewisseld tussen verschillende soorten. Daarbij ging het niet alleen om nauwverwante soorten, maar ook om soorten in verschillende geslachten. Zo lijkt een versie van BCO2 afkomstig uit het geslacht Leiothlypis te zijn doorgegeven aan meerdere soorten in het geslacht Setophaga en ook aan soorten in het geslacht Cardellina.
Toews vult aan: “We denken dat de eerste introgressie-gebeurtenissen van Leiothlypis naar andere soorten zo’n half tot twee miljoen jaar geleden plaatsvonden. De genvariant van BCO2 die toen is overgedragen is al die tijd blijven hangen. Dat terwijl de soorten zelf wel gewoon verder evolueerden.”
Bij één soort, de roodmaskerzanger, lijkt het proces van introgressie zelfs nog bezig. Niet alle onderzochte vogels van deze soort beschikten over dezelfde BCO2-variant. “We proberen dit evolutionaire proces op heterdaad te betrappen,” zegt Bennett. “We verzamelen nu monsters van roodmaskerzangers uit een groter gebied. Zo hopen we beter te begrijpen waar deze genvariant vandaan komt, hoe ver hij zich heeft verspreid en wat dat betekent voor het paringssucces van de vogels.”
Rood verenkleed
Naast BCO2 onderzochten de wetenschappers dus nog twee andere genen: BDH1L en CYP2J19. Deze genen kunnen allebei carotenoïden omzetten in een stof die voor een rood verenkleed zorgt. Ook bij deze genen vonden ze sporen van introgressie. Zo lijkt een rode soort uit het geslacht Cardellina het gen BDH1L te hebben doorgegeven aan twee rode soorten uit het geslacht Myioborus. Het gen CYP2J19 blijkt te zijn uitgewisseld tussen twee Myioborus-soorten.
Misschien nog wel de meest interessante vondst: één van de onderzochte Myioborus-soorten heeft zowel rode als gele populaties. Het team ontdekte dat alleen bij de rode populaties er bewijs voor introgressie gevonden kan worden. Dat is volgens hen een sterke aanwijzing dat introgressie direct verantwoordelijk is voor het kleurverschil tussen deze twee populaties.
Op grote schaal
In totaal vonden de onderzoekers negen gevallen van introgressie van BCO2 en minstens één geval voor elk van de andere twee genen. Het is voor het eerst dat een team zo duidelijk aan heeft getoond dat introgressie ook op grote schaal voor gewervelde dieren belangrijk kan zijn.
Daarnaast kan het onderzoek ook verklaren hoe het kan dat Amerikaanse zangers zich in korte tijd hebben opgesplitst in veel verschillende soorten. Bennett: “voor vogels speelt kleur een belangrijke rol bij het bepalen van hun keuze voor een partner. Als genen die kleur subtiel aan kunnen passen kan dat invloed hebben op hoe vaak zo’n gen wordt doorgegeven en hoe snel nieuwe soorten ontstaan.”
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Kleine torenvalk bewaakt Amerikaanse kersen door snaaiende vogels te verjagen en Waarom sommige vogels je eerst vol argwaan aankijken terwijl andere soorten geen angst kennen . Of lees dit artikel: Bosbranden slecht voor vogels? Integendeel: ze helpen vogels in Sierra Nevada al eeuwenlang .
