Een internationaal team van onderzoekers gebruikte de grootste genoomdataset van bijna 4.000 Darwinvinken om evolutionaire veranderingen bij deze iconische vogel te bestuderen. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Science, bouwt voort op tientallen jaren onderzoek om de genetische basis van vinkaanpassingen bloot te leggen en benadrukt het belang van langetermijnobservaties voor het begrijpen van evolutionaire mechanismen.
Een internationaal team van onderzoekers publiceerde onlangs een baanbrekend onderzoek naar hedendaagse evolutionaire veranderingen in natuurlijke populaties. Deze studie is gebaseerd op de meest uitgebreide genoomdataset van bijna 4.000 dieren in hun natuurlijke habitat in de Darwinvinken om de genetische basis van aanpassingen in deze iconische groep te onthullen. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Science.
Sinds Darwin over de vinken op de Galapagoseilanden schreef, hebben biologen deze kleine zangvogels bestudeerd om te begrijpen hoe ze evolueerden. De afgelopen miljoen jaar is één voorouderlijke soort geëvolueerd naar achttien verschillende soorten. Het voordeel van Darwins vinken als studieorganisme is hun vermogen om vroege stadia van de evolutie van soorten aan te tonen.
Peter Grant en Rosemary Grant van de Universiteit van Princeton volgen sinds de jaren zeventig vrijwel elk individu van Darwins vinken. Uit hun onderzoek blijkt dat de vinken van Daphne-Major zijn geëvolueerd als reactie op veranderingen in het milieu en interacties tussen soorten. Een internationaal team van onderzoekers heeft de genomen van bijna alle vinken die op Daphne Island zijn bestudeerd in kaart gebracht en de genetische structuur van adaptieve veranderingen onthuld.
"Ik denk dat dit een zeer opwindende kans is om ons begrip van evolutionaire veranderingen diep in het verleden te combineren met huidige observaties", zegt Erik Enbody, eerste auteur van de studie en voormalig postdoc aan de Universiteit van Uppsala. "Genomische gegevens zijn een krachtig hulpmiddel waarmee we naar vogels in het veld kunnen kijken en de factoren kunnen begrijpen die hun evolutie beïnvloeden, en een onderzoek op deze schaal zou niet mogelijk zijn zonder tientallen jaren onderzoek op de Galapagoseilanden."
Leif Andersson (Uppsala University en Texas A&M University), senior auteur van de studie, zei: "Een van de opvallende kenmerken van onze ontdekking is dat slechts een paar genetische loci de grote hoeveelheid variatie in vinkensnavels kunnen verklaren. Een van de manieren waarop deze genetische veranderingen lijken te evolueren is door meerdere genen samen te bundelen en vervolgens natuurlijke selectie mogelijk te maken als de omgeving verandert."
Deze resultaten kunnen menselijke genetici verrassen omdat veel genetische varianten slechts een klein deel van de variatie in lengte bij mensen vertegenwoordigen.
In de dertig jaar dat het onderzoek werd uitgevoerd, werden de snavels van de vinken kleiner. Met behulp van de genomen van alle vinken op Daphne ontdekten de onderzoekers dat dit kwam doordat genen van de kleinere grondvinken werden overgedragen via kruising en perioden van droogte, waarin individuen met kleinere snavels beter overleefden. Deze studie benadrukt de waarde van langetermijnstudies voor het begrijpen van mechanismen van evolutionaire verandering.
De onderzoekers verzamelden een druppel bloed uit de vleugelader van elke vogel en bevestigden een band aan elke vogel. Hierdoor kunnen ze worden gevolgd om te bepalen hoe lang ze overleven, met wie ze paren en wat hun nakomelingen zijn.
Rosemary-Grant voegde hieraan toe: "Door tijdens het onderzoek bloedmonsters te verzamelen, kunnen we de monsters gebruiken voor genomische onderzoeken wanneer de technologie volwassen is."
De onderzoekers bestudeerden niet alleen de vinken in het binnenland, maar hele gemeenschappen van de vier vinkensoorten op het eiland. Naarmate de omstandigheden op het eiland veranderden en de hybridisatie met middelgrote grondvinken toenam, werd de snavel van de gewone cactusvink geleidelijk stomper. Deze studie schetst een dynamisch beeld van hoe soorten zich aanpassen aan veranderende omgevingen door middel van genetische veranderingen en soms grote fenotypische effecten die tussen soorten worden doorgegeven. Terwijl het mondiale milieu blijft veranderen, zullen de vinken op de Galapagoseilanden een waardevol inzicht bieden in de manier waarop vogels, hun genetische samenstelling en hun omgeving op elkaar inwerken om de toekomst van wilde populaties vorm te geven.