Enkele miljoenen jaren geleden arriveerde een stamvader van de groep zangvogels bekend als de honeycreepers op de Hawaiiaanse eilanden. De vogels liepen uiteen in verschillende soorten om een verscheidenheid aan nissen te vullen en leefden van alles, van larven tot boomsap tot nectar van tropische bloemen. Maar tot voor kort wisten wetenschappers niet precies hoe de verschillende soorten honeycreeper die momenteel bestaan aan elkaar verwant waren - of welke vogel van het vasteland hun naaste voorouder was.
Een nieuwe studie door een team van Smithsonian wetenschappers, gepubliceerd in Current Biology, heeft deze puzzel samengevoegd en het mysterie opgelost. "Deze straling is een van de natuurlijke wetenschappelijke schatten die de archipel in het midden van de Stille Oceaan biedt, " zegt Dr. Heather Lerner, een professor aan het Earlham College, die aan de studie werkte als postdoctoraal onderzoeker aan het Smithsonian Conservation Biology Institute met Rob Fleischer en Helen James.
De meeste soorten honeycreeper zijn helder gekleurd en zingen een kanarie-achtig lied. Maar verder zijn ze opmerkelijk divers. "Je hebt honeycreeper soorten die zijn aangepast voor nectarivory, terwijl anderen zaden, fruit of zelfs slakken eten, " zegt Lerner. "Je hebt enkele soorten rekeningen die gewoon uniek zijn onder vogels."
Net als de beroemde vinken die Darwin op de Galápagos-eilanden bestudeerde, hebben wetenschappers de honeycreepers lang beschouwd als een schoolvoorbeeld van adaptieve straling - een groep soorten die evolueerde om een verscheidenheid aan nissen te vullen bij aankomst in een nieuwe habitat. “Als je al deze diversiteit probeert te begrijpen, als je niet begrijpt hoe en wanneer het evolueerde, kun je echt niet veel hypothesen testen”, zegt Lerner. "De fylogenie - de individuele relaties tussen soorten - zijn fundamenteel."
Om dit mysterie op te lossen, verzamelde het onderzoeksteam DNA-monsters van een grote verscheidenheid aan vogels. Naast het bemonsteren van alle 18 levende honeycreeper-soorten - en een recent uitgestorven groep - namen ze DNA van 28 vogelsoorten die fysieke kenmerken leken te delen met honeycreepers of vergelijkbare reeksen hadden.
De onderzoekers gebruikten vervolgens geavanceerde DNA-sequencingtechnieken, waarvan sommige de afgelopen jaren zijn ontwikkeld. Deze methoden waren cruciaal, omdat het uitzoeken van de verwarde relaties tussen verschillende soorten een enorme hoeveelheid DNA vereiste om overeenkomsten en verschillen in de genetische codes te vinden. "We zouden voor altijd in het lab geweest zijn als we geen nieuwe technologieën hadden gebruikt, " zegt Lerner. “Dus wat we deden is, in plaats van misschien 500 DNA-basenparen per keer te kopiëren, of 1000, deden we 10.000 tot 12.000 per keer. Het is een complete revolutie op het gebied van DNA-sequencing. ”
De wetenschappers onderzochten een reeks locaties in het DNA om te zoeken naar variaties tussen de soorten. De mate van variatie die informatie geeft over wanneer de verschillende soorten van elkaar waren afgeweken, omdat DNA de neiging heeft om in de loop van de tijd met een vaste snelheid te muteren. Hoe meer verschillen er bestaan tussen soorten, hoe langer geleden hun evolutionaire paden uiteen liepen.
De bevindingen van het team waren enigszins verrassend: het bleek dat een voorouder van de rozenvinken, een groep Euraziatische vogelsoorten, de naaste verwant was die alle Hawaiiaanse honeycreeper-soorten deelden. De oprichtersvinken emigreerden waarschijnlijk tussen de 7, 2 miljoen en 5, 8 miljoen jaar geleden naar de Hawaiiaanse eilanden.
De ongebruikelijke geologie van Hawaï speelde een rol in de snelle evolutie van vele honeycreeper-soorten die volgden. De vulkanische eilanden hebben zich in de loop van de tijd één voor één gevormd, terwijl de tektonische plaat van de Stille Oceaan over een "hotspot" van magma is gesleept en elk nieuw eiland een nieuwe gelegenheid voor kolonisatie bood.
'De timing die we uit onze kalibratie halen, suggereert dat ze daar rond de tijd zijn gekomen dat Kaua'i zich aan het vormen was', zegt Fleischer. "Maar ze begonnen niet echt het proces van het splitsen in verschillende lijnen te versnellen totdat het eiland Oahu werd gevormd, toen je nu plotseling een lege lei van open leefomgeving had." Tussen 4 miljoen en 2, 5 miljoen jaar geleden, de DNA-analyse geeft aan, de honeycreepers ondergingen een snelle periode van soortvorming, waarbij verschillende soorten nieuwe wetsvormen en andere kenmerken ontwikkelden om te profiteren van de vele nieuwe niches die beschikbaar waren.
Honeycreeper-soorten hebben de afgelopen jaren veel geleden onder habitatverlies en andere problemen die de menselijke ontwikkeling met zich meebrengt, waarbij 38 soorten uitstierven. Het onderzoeksteam is van plan deze DNA-analysetechnieken te gebruiken met monsters van uitgestorven museumspecimens om te zien waar de soort in de evolutionaire stamboom past.
