Unterschiede im Gefieder nicht immer ein Indiz für unterschiedliche Arten

(11.08.2022) Wissenschaftlern des Museums für Naturkunde Berlin ist es gemeinsam mit Kollegen aus den USA und Australien gelungen, anhand der Erforschung der genomischen Variabilität zweier vermeintlicher Schwalbenarten in Australien, die Komplexität der Artentwicklung und Evolutionsprozesse aufzuzeigen.

Entgegen der bisherigen Erwartungen, konnte das Wissenschaftlerteam nachweisen, dass die genetische Information der beiden Vogelarten trotz deutlich abweichender Färbung und Musterung des Gefieders kaum Unterschiede aufweist.

Bei der Bestimmung und Zuordnung von Vogelarten machte man sich in der Vergangenheit häufig die unterschiedliche Gefiederfärbung von Vögeln zunutze.

Museum für Naturkunde - Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung

Da der Federschmuck eine wichtige Rolle bei der Partnerwahl und damit der Fortpflanzung von Vögeln spielt, wurden Unterschiede im Gefieder als wichtiges Indiz für die Artbeschreibung herangezogen.

In vielen Fällen spiegeln sich diese offensichtlichen morphologischen Unterschiede im Genom der Vögel wider. Je divergenter das Gefiedermuster ist, desto wahrscheinlicher ist es, Unterschiede auf DNA-Ebene zu detektieren.

Dies ist allerdings nicht der Fall für die in dieser Studie untersuchten Vögel – dem Maskenschwalbenstar und dem Weißbrauenschwalbenstar.

Der Maskenschwalbenstar, der sich durch ein blau-graues Gefieder und eine schwarze Kopffärbung auszeichnet, und der braun-grau gefärbte Weißbrauenschwalbenstar leben beide in den gleichen Habitaten im Osten Australiens und teilen sich mitunter den gleichen Baum.

„Lange Zeit glaubte man, dass es sich bei den beiden Schwalbenarten um unterschiedliche Arten handeln muss, da es trotz des gleichen Lebensraums kaum zu Verpaarungen zwischen den Vögeln kommt“, erklärt Dr. Joshua Penalba, Wissenschaftler am Museum für Naturkunde Berlin und Erstautor der Studie.

„Allerdings kamen vor einigen Jahren Zweifel am Status der Art auf, da keine Unterschiede in der mitochondrialen DNA detektiert werden konnten. Diese Ergebnisse waren sehr überraschend, da man davon ausgeht, dass sich die Unterschiede der Gefiederfärbung auch auf DNA-Ebene widerspiegeln sollten, oder dass es bei Arten, die keine genomischen Abweichungen zeigen, zu Verpaarungen kommt – was bei diesen beiden Arten nicht der Fall ist“, ergänzt er.

Um dieses ungewöhnliche Phänomen näher zu ergründen, haben die Wissenschaftler im Rahmen der Arbeit eine umfassende Analyse der DNA aus dem sich langsamer verändernden Kerngenom der beiden vermeintlichen Schwalbenarten durchgeführt und machten dabei eine interessante Entdeckung.

„Durch Anwendung unterschiedlichster Methoden zur Analyse der genomischen DNA und Populationsstruktur konnten wir nachweisen, dass sich die DNA des Maskenschwalbenstars und des Weißbrauenschwalbenstars kaum unterscheiden“, berichtet Dr. Joshua Penalba. Die Ergebnisse der Forschenden stehen im Einklang mit früheren Untersuchungen der mitochondrialen DNA und machen deutlich, dass ein Rückschluss auf Artverwandtschaft anhand des Gefieders nicht immer problemlos möglich ist.

Trotz der großen Ähnlichkeiten der genetischen Information der Vögel, fanden die Forschenden interessante Unterschiede in der Nähe von zwei Genabschnitten, die bei der Federentwicklung eine Rolle spielen. Ob diese beiden Gene ursächlich für das unterschiedliche Gefieder der Schwalben sind, soll zukünftig in weiteren Studien untersucht werden.

Die genauen Hintergründe der Differenzierung konnten nicht vollständig aufgeklärt werden, allerdings deutet die Rekonstruktion der demografischen Geschichte darauf hin, dass eine Trennung der Vögel erst in jüngster Vergangenheit erfolgte und die Schwalben nach kürzester Zeit wieder in Kontakt kamen. Untermauert wurden diese Ergebnisse durch Simulationen schnell auftretender Gefiederdifferenzierungen.

Insgesamt belegen die Ergebnisse der Studie, wie komplex die evolutionären Prozesse sind, die zur Entstehung neuer Arten führen, und dass die Unterscheidungsmerkmale, die wir oft zur Unterscheidung von Arten verwenden, nicht immer ausreichen, um ein klares Bild zu vermitteln.

Damit legt die Studie eine wichtige Grundlage für spannende künftige Forschungsprojekte, die sich mit Gefiedervariation, Artbildung und dem Ursprung der biologischen Vielfalt befassen.

Publikation

Penalba, J. V., Peters, J. L., Joseph, L. Sustained plumage divergence despite weak genomic differentiation and broad sympatry in sister species of Australian woodswallows. Molecular Ecology



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