کشف رازهای جدید تکامل گونه‌ها با تحقیق پرستوها

زیبایی در چشم بیننده است

زیبایی در چشم بیننده است، حتی اگر آن بیننده یک پرنده‌ی گنجشک باشد. بسته به جایی که این پرندگان زندگی می‌کنند، برخی از آن‌ها ممکن است جفت‌هایی با رنگ سینه‌ی روشن‌تر را ترجیح دهند، در حالی که دیگران رنگ سینه‌ی قرمزتر را جذاب‌تر می‌دانند. این تفاوت در ترجیحات پرندگان هنگام انتخاب جفت به دانشمندان کمک می‌کند تا یکی از بزرگ‌ترین معماهای زیست‌شناسی را کشف کنند: چگونه گونه‌های جدید به وجود می‌آیند؟ در یک مطالعه‌ی جدید که توسط دانشگاه کلرادو بولدر انجام شده است، زیست‌شناسان از توالی‌یابی ژنتیکی گنجشک‌های گنجشک در سراسر جهان استفاده کردند تا شواهدی در زمان واقعی ارائه دهند که نشان می‌دهد انتخاب جنسی، که در آن موجودات بر اساس ویژگی‌هایی که جذاب می‌دانند، جفت‌ها را انتخاب می‌کنند، باعث ظهور گونه‌های جدید می‌شود. این مطالعه در تاریخ ۱۲ دسامبر در نشریه‌ی Science منتشر شد.

ربکا سافران، نویسنده‌ی ارشد این مقاله و استاد در دپارتمان اکولوژی و زیست‌شناسی تکاملی، گفت: “این یکی از اولین مقالاتی است که به طور جامع نقش تصمیمات انتخاب جفت را در تکامل گونه‌های جدید نشان می‌دهد.” یافته‌های جدید به ما کمک می‌کند تا بفهمیم گونه‌های جدید چگونه شکل می‌گیرند، فرآیندی بنیادی اما دشوار برای تمام زندگی روی زمین.

اثبات نظریه‌ی داروین

چارلز داروین نظریه‌ی انتخاب جنسی را در سال ۱۸۷۵ مطرح کرد. این نظریه پیشنهاد می‌کند که موجودات ویژگی‌های نمایشی، مانند پرهای زیبا یا حرکات رقص جذاب، را برای جذب جفت‌ها تکامل می‌دهند. وقتی موجودات یک گونه ترجیحات متفاوتی برای ویژگی‌های مختلف پیدا می‌کنند و دیگر با یکدیگر جفت‌گیری نمی‌کنند، ممکن است با گذشت زمان گونه‌های جدیدی به وجود آیند که این فرآیند به نام تکامل گونه‌ها شناخته می‌شود. در ۱۵۰ سال گذشته، پژوهشگران انتخاب جنسی عمدتاً به مطالعه‌ی موجوداتی پرداخته‌اند که قبلاً به گونه‌های متمایز تقسیم شده‌اند. به عنوان مثال، ارکیده‌ها که اکنون شامل بیش از ۲۵,۰۰۰ گونه هستند، از یک جد مشترک نشأت گرفته‌اند. تنوع شگفت‌انگیز آن‌ها اغلب به این فرض منجر می‌شود که آن‌ها به منظور جذب گرده‌افشان‌های مختلف، ظاهرهای متفاوتی تکامل یافته‌اند. درو شیلد، نویسنده‌ی اول مقاله و استاد دستیار در دانشگاه ویرجینیا، گفت: “این منطقی است که به این شکل فکر کنیم و ممکن است کاملاً درست باشد.” شیلد که این تحقیق را در دوران پسادکتری خود در دانشگاه کلرادو بولدر انجام داده است، افزود: “اما با توجه به اینکه تکامل گونه‌ها قبلاً اتفاق افتاده، نمی‌توان به طور قطع گفت.”

در نتیجه، یافتن شواهد مستقیم مبنی بر اینکه انتخاب جنسی باعث ظهور گونه‌های جدید می‌شود، دشوار بوده است. گنجشک‌های گنجشک فرصتی منحصر به فرد برای بررسی فرآیند تکامل گونه‌ها در حال وقوع فراهم می‌کنند. این پرندگان یکی از رایج‌ترین و گسترده‌ترین گونه‌ها در سیاره‌ی ما هستند. در حال حاضر، شش زیرگونه از گنجشک گنجشک وجود دارد که هر کدام در برخی ویژگی‌های حیاتی برای تصمیمات انتخاب جفت بسته به محل زندگی خود کمی متفاوت به نظر می‌رسند. به عنوان مثال، گروه شرق آسیا، Hirundorustica gutturalis، دارای سینه‌ای روشن و دم‌های کوتاه‌تری است – پرهای دم خارجی کشیده. Hirundo rustica tytleri، که در سیبری یافت می‌شود، دارای دم‌های بلند و پرهای سینه‌ای قرمز است.

زیرگونه‌های پرنده در اروپا و آسیای غربی

زیرگونه‌ای از پرنده‌ها در اروپا و آسیای غربی به نام Hirundo rustica rustica دارای سینه‌ای روشن و دمی بلند است.

بازگشت به هم پس از انزوا

شواهد نشان می‌دهد که نیاکان این پرنده‌ها حدود ۱۱,۰۰۰ سال پیش از دره نیل در شمال آفریقا خارج شده و در نیمکره شمالی گسترش یافته‌اند. برای هزاران سال، جمعیت‌های مختلف به ندرت با یکدیگر تعامل داشتند و ویژگی‌های متنوعی را توسعه دادند که منجر به شکل‌گیری زیرگونه‌ها شد. حدود ۸۰۰ تا ۲۰۰۰ سال پیش، برخی زیرگونه‌ها قلمروهای خود را گسترش دادند و زیستگاه‌ها شروع به همپوشانی کردند. در برخی نقاط جهان، زیرگونه‌ها اکنون با یکدیگر تعامل دارند و نسل‌های هیبریدی تولید می‌کنند.

تحقیقات درباره انتخاب جنسی

سفران و تیمش به بررسی این موضوع پرداختند که آیا انتخاب جنسی در این پرندگان به فرآیند گونه‌زایی تأثیر می‌گذارد یا خیر. این تیم که شامل الیزابت اسکورداتو، استاد همکار دانشگاه پلی‌تکنیک ایالت کالیفرنیا بود، ژنوم ۳۳۶ پرنده گنجشک دریایی از سراسر جهان را توالی‌یابی کردند که شامل تمام زیرگونه‌ها و سه منطقه هیبریدی در اوراسیا می‌شود، جایی که زیرگونه‌ها با یکدیگر جفت‌گیری می‌کنند.

محققان دوازده ناحیه در ژنوم گنجشک دریایی پیدا کردند که با دو ویژگی انتخاب جنسی پرندگان مرتبط بود: رنگ‌بندی شکمی — رنگ پرهای سینه و شکم — و طول دمی. زمانی که افراد تولیدمثل می‌کنند، ژن‌های هر دو والد دوباره ترکیب می‌شوند تا ژن‌های نسل‌های بعدی را تشکیل دهند. وقتی دو جمعیت با یکدیگر مواجه می‌شوند، جریان مواد ژنتیکی از یک جمعیت به دیگری نشان‌دهنده شباهت آن‌هاست. اگر نرخ جریان ژن پایین باشد، بدین معناست که دو جمعیت با یکدیگر در نرخ کمتری نسبت به زمانی که از یک گونه هستند، جفت‌گیری می‌کنند.

یافته‌های مطالعه

این مطالعه نشان داد که در مناطق هیبریدی گنجشک دریایی، بسیاری از ژن‌ها به راحتی بین گروه‌ها منتقل می‌شوند. اما نواحی ژنتیکی که مربوط به رنگ‌بندی شکمی و طول دمی هستند، به سختی به جمعیت‌های دیگر منتقل می‌شوند. این نشان می‌دهد که در میان افراد هیبریدی با والدینی از زیرگونه‌های مختلف، تعداد کمی از پرندگان خوش‌شانس که ترکیب مطلوبی از ژن‌های طول دمی و رنگ شکمی را به ارث می‌برند، قادر به جذب جفت هستند. هیبریدهایی که ترکیب‌های کمتر مطلوبی دریافت می‌کنند، معمولاً در تولیدمثل موفقیت کمتری دارند.

شیلد گفت: “این ژن‌ها به دلیل انتخاب جنسی متفاوت در حال برخورد با یک مرز هستند و از یک جمعیت به جمعیت دیگر منتقل نمی‌شوند.” او افزود که ترجیحات مختلف برای طول پرهای دمی و رنگ سینه در زیرگونه‌ها باعث می‌شود که گنجشک‌های دریایی بیشتر تمایل به جفت‌گیری درون گروه خود داشته باشند. اگر این روند ادامه یابد، این گروه‌ها ممکن است دیگر نتوانند با یکدیگر جفت‌گیری کنند یا نسل تولید کنند که نشانه‌هایی از تشکیل گونه‌های جداگانه است.

برنامه‌های آینده

تیم در نظر دارد تا نمونه‌برداری از پرندگان بیشتری انجام دهد و بررسی کند که آیا هیبرید بودن بر موفقیت تولیدمثل تأثیر می‌گذارد یا خیر. سفران گفت: “این بسیار جالب است که ما توانستیم یک پرتره تکاملی در زمان واقعی از این حیوان رایج به تصویر بکشیم و بفهمیم که چگونه و چرا جمعیت‌ها در حال انشعاب هستند.” او افزود: “درک ما از این فرآیند برای پاسخ به طیف وسیعی از سوالات مرتبط با تنوع زیستی، تکامل و حفاظت بسیار مهم است.”