Зяблики Дарвина - Википедия - Darwins finches

Зяблики Дарвина
Зяблики Дарвина, автор Gould.jpg
Большой наземный зяблик, Средний наземный зяблик
Маленький древесный зяблик, Зеленая камышевка-зяблик
Научная классификация
Королевство:
Animalia
Тип:
Хордовые
Учебный класс:
Авес
Заказ:
Воробьиные
Семья:
Thraupidae
Роды

Геоспиза
Camarhynchus
Платиспиза
Certhidea
Пинаролоксии

Зяблики Дарвина (также известный как Галапагосские зяблики) - это группа из 18 человек. разновидность из воробьиные птицы.[1][2][3][4] Они известны своим замечательным разнообразием формы клюва и функций.[5] Их часто относят к подсемейству Geospizinae или же племя Geospizini. Они принадлежат к танагер семья и не имеют непосредственного отношения к настоящие зяблики. Ближайший известный родственник галапагосских вьюрков - южноамериканский Тиарис обскур.[6] Их впервые собрал Чарльз Дарвин на Галапагосские острова в течение второй рейс Бигль. Отдельно от Кокосовый зяблик, который из Кокосовые острова, остальные встречаются только на Галапагосских островах.

Термин «зяблики Дарвина» впервые применил Перси Лоу в 1936 г. и популяризирован в 1947 г. Дэвид Лэк в его книге Зяблики Дарвина.[7][8] Лэк основывал свой анализ на большой коллекции музейных экспонатов, собранных Галапагосской экспедицией 1905–06 годов Калифорнийской академии наук, которой Лэк посвятил свою книгу 1947 года. Птицы различаются размером от 10 до 20 см и весом от 8 до 38 граммов. Самые маленькие - это певчий зяблик и самый большой вегетарианский зяблик. Наиболее важные различия между видами заключаются в размере и форме их клювов, которые очень сильно различаются. адаптированный к разным источникам пищи. Птицы все тусклые.

Долгосрочное исследование, проводимое более 40 лет учеными Принстонского университета. Питер и Розмари Грант задокументировал эволюционные изменения размера клюва под влиянием Эль-Ниньо / Ла-Нинья циклы в Тихом океане.[9]

Теория Дарвина

В течение обзорный рейс HMS Бигль Дарвин не подозревал о значении птиц Галапагосских островов. Он научился сохранять образцы птиц из Джон Эдмонстон в то время как в Эдинбургский университет и увлекался стрельбой, но у него не было опыта в орнитология и к этому этапу путешествия основное внимание уделялось геологии.[10] На Галапагосских островах он в основном оставил охоту за птицами своему слуге. Симс Ковингтон.[11] Тем не менее эти птицы должны были сыграть важную роль в зарождение теории Дарвина из эволюция к естественный отбор.

На Галапагосские острова и впоследствии Дарвин мыслил в терминах «центров творения» и отвергал идеи, касающиеся трансмутация видов.[12] Из Henslow Во время своего обучения он интересовался географическим распределением видов, в частности связями между видами на океанских островах и на близлежащих континентах. На Остров Чатем, он записал, что пересмешник был похож на тех, кого он видел в Чили, и найдя другой на Charles Island он внимательно отметил, где были пойманы пересмешники.[10] Напротив, он мало обращал внимания на зябликов. При осмотре его образцов по дороге в Таити Дарвин отметил, что все пересмешники на острове Чарльз принадлежали к одному виду, Albemarle другого, и те из Джеймс и острова Чатем - треть. Когда они отплыли домой примерно девять месяцев спустя, это вместе с другими фактами, включая то, о чем он слышал Галапагосские черепахи, заставило его задуматься о стабильности видов.[13][14]

Здесь показано адаптированное излучение зяблика A. (Geospiza magnirostris) на три других вида зябликов, обитающих на Галапагосских островах. Из-за отсутствия других видов птиц зяблики приспособились к новым нишам. Клювы и тела зябликов изменились, что позволило им есть определенные виды пищи, такие как орехи, фрукты и насекомых.
  1. Geospiza magnirostris
  2. Geospiza parvula
  3. Certhidea olivacea
  4. Geospiza fortis

По возвращении из плавания Дарвин представил зябликов Зоологическое общество Лондона 4 января 1837 г. вместе с другими собранными им образцами млекопитающих и птиц. Образцы птиц, в том числе зяблики, были переданы Джон Гулд, знаменитый английский орнитолог, для идентификации. Гулд отложил оплачиваемую работу и на следующей встрече, 10 января, сообщил, что птицы с Галапагосские острова что Дарвин считал черные дрозды, "грубые клювы " и зяблики на самом деле были «серией наземных зябликов, которые настолько своеобразны, что образуют совершенно новую группу, состоящую из 12 видов». Эта история попала в газеты.[15][16]

Дарвин был в Кембридж в это время. В начале марта он снова встретился с Гулдом и впервые, чтобы получить полный отчет о находках, в том числе о том, что его Галапагосские острова "крапивник "был еще одним близкородственным видом зябликов. пересмешники которые Дарвин назвал островами, были отдельными видами, а не просто разновидностями. Гулд обнаружил больше видов, чем ожидал Дарвин,[17] и пришел к выводу, что 25 из 26 наземных птиц были новыми и отличными формами, которые не встречаются больше нигде в мире, но тесно связаны с теми, что встречаются на южноамериканец континент.[16] Теперь Дарвин увидел, что, если бы виды вьюрков были ограничены отдельными островами, как пересмешники, это помогло бы учесть количество видов на островах, и он запросил информацию у других участников экспедиции. Образцы также были собраны капитаном Роберт Фитцрой, Стюард Фитцроя Гарри Фуллер и слуга Дарвина Ковингтон, который пометил их островами.[18] По ним Дарвин попытался восстановить места, где он собирал свои собственные образцы. Выводы подтвердили его идею трансмутации видов.[16]

Текст от Путешествие Бигля

В то время, когда он переписал свой дневник для публикации как Журнал и примечания (потом Путешествие Бигля ), он описал находки Гулда по количеству птиц, отметив, что «хотя виды, таким образом, свойственны архипелагу, но почти все в их общей структуре, повадках, цвете перьев и даже тоне голоса строго американские».[19] В первом издании Путешествие Бигля, Дарвин сказал, что

Очень примечательно, что в форме клюва прослеживается почти идеальная градация строения в этой одной группе: от одного, превышающего по размерам размер самого большого клюва, до другого, мало отличающегося от клюва камышевки ".[20]

К моменту выхода первого издания развитие теории Дарвина из естественный отбор в процессе. Для второго издания 1845 г. Путешествие (теперь называется Журнал исследований), Дарвин добавил более подробную информацию о клювах птиц и два заключительных предложения, которые отразили его изменившиеся идеи:

Увидев эту градацию и разнообразие структуры в одной небольшой, тесно связанной группе птиц, можно действительно вообразить, что из-за первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге один вид был взят и модифицирован для разных целей ».[21][22]

Остальные наземные птицы образуют наиболее уникальную группу зябликов, связанных друг с другом строением клювов, коротким хвостом, формой тела и оперения: существует тринадцать видов, которые мистер Гулд разделил на четыре подгруппы. Все эти виды свойственны этому архипелагу; как и вся группа, за исключением одного вида подгруппы Cactornis, недавно привезенный с острова Боу, что на Низком архипелаге. Из Cactornisэти два вида часто можно увидеть лазящими по цветам огромных кактусов; но все остальные виды этой группы зябликов, смешанные в стаи, питаются сухой и бесплодной почвой нижних районов. Самцы всех или, конечно же, большей части - угольно-черные; и самки (возможно, за одним или двумя исключениями) коричневые. Самым любопытным фактом является идеальная градация размеров клювов у разных видов животных. Геоспизаот одного размером с ястреба до зяблика, и (если мистер Гулд прав, включая свою подгруппу, Certhidea, в основной группе) даже до камышевки. Самый большой клюв в роде Геоспиза показан на рис. 1, а наименьший - на рис. 3; но вместо одного промежуточного вида с клювом размером, показанным на рис. 2, существует не менее шести видов с незаметно градуированными клювами. Клюв подгруппы Certhidea, показан на рис. 4. Клюв Cactornis чем-то похож на скворца, а у четвертой подгруппы Camarhynchus, имеет слегка попугайную форму. Увидев эту градацию и разнообразие структуры в одной небольшой, тесно связанной группе птиц, можно действительно представить, что из-за первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге один вид был взят и модифицирован для разных целей. Подобным образом можно было бы подумать, что птица изначально канюк, был вынужден взять на себя обязанности кормления падалью Полибори американского континента.[23]

Текст от О происхождении видов

Дарвин более подробно обсуждал дивергенцию видов птиц на Галапагосских островах в своей главе о географическом распределении в России. О происхождении видов:

Что касается жителей островов, то для нас наиболее поразительным и важным фактом является их родство с обитателями ближайшего материка, но при этом они не принадлежат к одному виду. [На] Галапагосском архипелаге ... почти каждый продукт суши и воды несет на себе безошибочный отпечаток американского континента. Есть двадцать шесть наземных птиц, и двадцать пять из них классифицируются мистером Гулдом как отдельные виды, предположительно созданные здесь; тем не менее, близкое родство большинства этих птиц с американскими видами в каждом характере, в их повадках, жестах и ​​тонах голоса было очевидным. ... Натуралист, глядя на жителей этих вулканических островов в Тихом океане, находящихся на расстоянии нескольких сотен миль от континента, все же чувствует, что он стоит на американской земле. Почему это должно быть так? Почему виды, которые предположительно были созданы на Галапагосском архипелаге, и нигде больше, должны нести столь явный отпечаток родства с видами, созданными в Америке? В условиях жизни, в геологической природе островов, в их высоте или климате, или в пропорциях, в которых несколько классов связаны вместе, нет ничего, что близко напоминало бы условия южноамериканского побережья: во всех этих отношениях существенное различие. С другой стороны, между Галапагосскими островами и архипелагами Кабо-де-Верде существует значительная степень сходства в вулканической природе почвы, климате, высоте и размере островов: но какая полная и абсолютная разница в их обитателях ! Жители островов Зеленого Мыса родственны африканцам, а жители Галапагосских островов - Америке. Я считаю, что этот великий факт не может получить никакого объяснения с точки зрения обычного взгляда на независимое творение; в то время как с точки зрения, поддерживаемой здесь, очевидно, что Галапагосские острова, вероятно, будут принимать колонистов либо случайными средствами транспорта, либо по ранее непрерывной суше из Америки; и острова Зеленого мыса из Африки; и что такие колонисты будут подвержены изменениям - принцип наследования все еще не соответствует их первоначальному месту рождения.[24]

Полиморфизм зябликов Дарвина

В то время как Дарвин провел на Галапагосах всего пять недель, а Дэвид Лэк провел три месяца, Питер и Розмари Грант и их коллеги около 30 лет совершали исследовательские поездки на Галапагосские острова, в частности изучали зябликов Дарвина.

Самки диморфны по типу песен: песни A и B весьма различны. Кроме того, у самцов с песней А клюв короче, чем у самцов B. Это тоже явная разница. С помощью этих клювов самцы могут по-разному питаться своим любимым кактусом - опунцией. Опунция. Те, у кого длинные клювы, могут пробивать отверстия в плодах кактуса и есть мякоть. арил мякоть, которая окружает семена, тогда как те, у кого более короткий клюв, разрывают основание кактуса и поедают мякоть и любые личинки и куколки насекомых (обе группы поедают цветы и бутоны). Этот диморфизм явно увеличивает их возможности кормления в период отсутствия размножения, когда пищи не хватает.

Если население панмиксический,[25][26] тогда Geospiza conirostris демонстрирует сбалансированный генетический полиморфизм, а не случай зарождения, как предполагалось изначально. симпатрическое видообразование. Отбор, поддерживающий полиморфизм, максимизирует видовой потенциал. ниша за счет расширения возможностей кормления. Генетика этой ситуации не может быть прояснена без детальной программы разведения, но два локуса с нарушение равновесия по сцеплению[27] это возможность.

Еще один интересный диморфизм относится к клювам молодых зябликов, которые бывают либо «розовыми», либо «желтыми». Все виды зябликов Дарвина демонстрируют этот морфизм, который длится два месяца. Никакой интерпретации этого явления не известно.[28]

Таксономия

Семья

В течение нескольких десятилетий систематики относили этих птиц к семейству Emberizidae наряду с воробьями Нового Света и овсянками Старого Света (Sulloway 1982). Тем не менее Таксономия Сибли – Алквиста ставит зябликов Дарвина танагеры (Monroe and Sibley 1993), и этому примеру следует по крайней мере одна недавняя работа (Burns and Skutch, 2003). В Американский союз орнитологов, в его североамериканский в контрольном списке кокосовый зяблик помещается в группу Emberizidae, но со звездочкой, указывающей на то, что размещение, вероятно, неправильное (AOU 1998–2006); в предварительном порядке южноамериканец контрольный список, галапагосские виды incertae sedis, неопределенного места (Ремсен и др., 2007).

Разновидность

Четыре зяблика Дарвина, по часовой стрелке (сверху слева): Geospiza magnirostris, Geospiza fortis, Certhidea olivacea, Camarhynchus parvulus

В 1981 году мужчина Кактусовый зяблик Española прибыл на остров Дафны Майор. Его спаривание с местными галапагосскими вьюрками (в частности, Г. фортис) произвела новую популяцию «больших птиц», которая может эксплуатировать ранее не использовавшуюся пищу из-за ее большего размера. Они не размножаются с другими видами на острове, так как самки не узнают песни новых самцов. Генетические данные показывают, что теперь, по прошествии двух поколений, он живет в полной репродуктивной изоляции от местных видов. По словам профессора Лейфа Андерссона из Упсальского университета, систематик, не знакомый с его историей, сочтет его отдельным видом.[29][30]

Молекулярные основы эволюции клюва

Исследования развития в 2004 году показали, что костный морфогенетический белок 4 (BMP4) и его дифференциальная экспрессия во время развития привели к изменению размера и формы клюва у зябликов. BMP4 действует в развивающемся эмбрионе, определяя особенности скелета, включая клюв.[31] Та же группа показала, что на развитие различных форм клювов у зябликов Дарвина также влияет небольшое влияние. другое время и пространственные выражения гена под названием кальмодулин (CaM).[32] Кальмодулин действует аналогично BMP4, влияя на некоторые особенности роста клюва. Авт. Предполагают, что изменения во временном и пространственном выражении этих двух факторов являются возможными онтогенетическими контролями морфологии клюва. В недавнем исследовании секвенирование генома выявило гаплотип размером 240 тысяч пар оснований, охватывающий ALX1 Ген, который кодирует фактор транскрипции, влияющий на черепно-лицевое развитие, тесно связан с разнообразием формы клюва.[33][34] Более того, эти изменения размера клюва также изменили вокализацию зябликов Дарвина.[5]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Грант и Грант 2008, п. 3
  2. ^ Марш, Джефф (11 февраля 2015 г.). «Знаменитые зяблики Дарвина присоединяются к клубу генома». Природа. 518 (7538): 147. Bibcode:2015Натура.518..147M. Дои:10.1038 / 518147a. PMID  25673391.
  3. ^ Коффмар, Линда (12 февраля 2015 г.). «Эволюция зябликов Дарвина и их клювов». Уппсальский университет, Швеция. В архиве из оригинала на 2018-04-24. Получено 2018-04-24.
  4. ^ Скоро, Джорис; Херрел, Энтони; Генбрюгге, Аннелис; Аэртс, Питер; Подос, Джеффри; Адрианс, Доминик; Витте, Йони де; Джейкобс, Патрик; Диркс, Джорис (12 апреля 2010 г.). «Механическое напряжение, риск перелома и эволюция клюва у земляных вьюрков Дарвина (Geospiza)». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 365 (1543): 1093–1098. Дои:10.1098 / rstb.2009.0280. ЧВК  2830229. PMID  20194171.
  5. ^ а б c Подос, Джеффри; Новики, Стивен (2004). «Клювы, адаптация и эволюция голоса у зябликов Дарвина». Бионаука. 54 (6): 501–510. Дои:10.1641 / 0006-3568 (2004) 054 [0501: baavei] 2.0.co; 2.
  6. ^ Сато А., Тихи Х., О'Хуйгин С., Грант ПР, Грант Б.Р., Кляйн Дж. (Март 2001 г.). «О происхождении зябликов Дарвина». Мол. Биол. Evol. 18 (3): 299–311. Дои:10.1093 / oxfordjournals.molbev.a003806. PMID  11230531. В архиве из оригинала от 03.03.2016.
  7. ^ Отсутствие, Дэвид (1947). Зяблики Дарвина. Издательство Кембриджского университета. Переиздан в 1961 году издательством Harper, Нью-Йорк. Переиздан в 1983 году издательством Cambridge University Press, ISBN  0-521-25243-1.
  8. ^ Штайнхаймер 2004, п.300
  9. ^ Левитт, Дэн. «Эволюция галапагосских зябликов - Дэн Левитт - HHMI (2013)». В архиве из оригинала от 07.11.2017. Получено 2017-06-06.
  10. ^ а б Грант, К. Талия; Эстес, Грегори Б. (2009). Дарвин на Галапагосских островах: шаги в новый мир. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета.
  11. ^ Штайнхаймер 2004, стр.301–303
  12. ^ Кейнс 2000, п.xix.; Элдридж 2006
  13. ^ Канцлер Гордон; Кейнс, Рэндал (Октябрь 2006 г.), Полевые заметки Дарвина о Галапагосах: «Маленький мир внутри себя», Дарвин Онлайн, в архиве из оригинала от 22.08.2011
  14. ^ Элдридж 2006
  15. ^ Десмонд и Мур 1991, стр. 208–209
  16. ^ а б c Саллоуэй 1982, стр.57–58
  17. ^ Десмонд и Мур 1991, п. 248
  18. ^ Саллоуэй 2006
  19. ^ Дарвин 1839, стр.461–462
  20. ^ Дарвин 1839, п.462.
  21. ^ Дарвин 1845, стр.379–380
  22. ^ Дарвин 1887
  23. ^ Дарвин 1845, п.380.
  24. ^ Дарвин 1859, стр.397–398.
  25. ^ Грант, Б. Розмари; Грант, Питер Р. (1989). Эволюционная динамика естественной популяции: большой кактусовый зяблик Галапагосских островов. Чикаго. п. 241 первый абзац. ISBN  978-0226305905.
  26. ^ Грант 1999, п. 428 в послесловии.
  27. ^ Джон Мейнард Смит (1998). «Глава 5». Эволюционная генетика (2-е изд.). Оксфорд. ISBN  978-0198502319.
  28. ^ Грант 1999, пластина 7.
  29. ^ Галлоуэй, Рори (23 ноября 2017 г.). «Галапагосские зяблики, пойманные в процессе становления новым видом». Новости BBC. В архиве из оригинала 30.11.2017.
  30. ^ Старр, Мишель (24 ноября 2017 г.). «На Галапагосских островах появился новый вид птиц, и ученые наблюдали, как это происходит». ScienceAlert. В архиве из оригинала от 09.12.2017.
  31. ^ Абжанов, Архат; Протас, Мередит; Грант, Б. Розмари; Грант, Питер Р .; Табин, Клиффорд Дж. (3 сентября 2004 г.). «Bmp4 и морфологическая вариация клювов у зябликов Дарвина». Наука. 305 (5689): 1462–1465. Bibcode:2004Научный ... 305.1462A. Дои:10.1126 / science.1098095. ISSN  0036-8075. OCLC  1644869. PMID  15353802. S2CID  17226774.
  32. ^ Абжанов, Архат; Kuo, Winston P .; Хартманн, Кристина; Грант, Б. Розмари; Грант, Питер Р .; Табин, Клиффорд Дж. (3 августа 2006 г.). «Путь кальмодулина и эволюция морфологии удлиненного клюва у зябликов Дарвина». Природа. 442 (7102): 563–567. Bibcode:2006Натура.442..563A. Дои:10.1038 / природа04843. ISSN  0028-0836. OCLC  1586310. PMID  16885984. S2CID  2416057.
  33. ^ Андерссон, Лейф; Ламичхейни, Сангит; Берглунд, Йонас; Альмен, Маркус Селлман; Макбул, Хуррам; Грабхерр, Манфред; и другие. (11 февраля 2015 г.), «Эволюция зябликов Дарвина и их клювов, выявленная с помощью секвенирования генома», Природа, 518 (7539): 371–5, Bibcode:2015Натура.518..371Л, Дои:10.1038 / природа14181, ISSN  0028-0836, OCLC  1586310, PMID  25686609, S2CID  4462253
  34. ^ Каплан, Сара (22 апреля 2016 г.). «Через 200 лет после Дарвина культовые галапагосские зяблики продолжают развиваться именно так». Кстати о науке. Архивировано из оригинал 31 мая 2016 г.

Рекомендации

дальнейшее чтение

внешняя ссылка