Des scientifiques découvrent un oiseau rare, hybride de trois espèces différentes

Un travail de détective mené par des scientifiques a montré qu'un oiseau chanteur unique découvert par un citoyen citoyen en Pennsylvanie est la progéniture d'une mère paruline hybride et d'un père fauvette appartenant à un genre entièrement différent - une combinaison jamais enregistrée auparavant et qui a abouti à un hybride unique à trois espèces oiseau

par GrrlScientist for Forbes | @GrrlScientist

Ce morceau était un choix de l'éditeur de Forbes.

Paruline de Burket, un hybride à trois espèces unique en son genre. Sa mère était une fauvette (hybride) de Brewster Vermivora chrysoptera X Vermivora cyanoptera et son père était une fauvette à flancs marrons, Setophaga pensylvanica.
(Crédit: Lowell Burket)

«C’est extrêmement rare», a expliqué l’ornithologue David Toews (associé au post-doctorat du Cornell Lab of Ornithology) et auteur principal d’une récente étude sur les origines possibles d’un hybride aviaire spectaculaire.

Cet oiseau unique a été aperçu et photographié pour la première fois par Lowell Burket, un scientifique citoyen et citoyen, qui vit et travaille à Pittsburgh, en Pennsylvanie.

«Pendant les périodes de migration et sporadiquement tout au long de l’été, je me rends à deux heures de route de la propriété agricole de ma famille, qui comprend quelques centaines d’acres de bois», a expliqué M. Burket dans un courrier électronique. «Depuis toujours, je photographie les animaux sauvages, mais je n’y ai rien fait jusqu’au milieu des années 2000, car je n’avais pas vraiment le temps. Il y a environ 9 à 10 ans, j'ai remarqué des oiseaux colorés sortant d'un petit point d'eau sur l'un des sentiers pour chevaux. Je les ai encore remarqués plus tard cet été au même point d’arrosage et j’ai décidé de voir si je pouvais attraper des photos de ces oiseaux colorés. ”

«Mes photos étaient moche car les oiseaux étaient si petits», a noté tristement M. Burket. «[S] o j'ai fait des recherches sur les meilleurs moyens d'obtenir des photos décentes d'oiseaux dans la nature et j'ai acheté une caméra professionnelle et un zoom d'entrée de gamme.»

Comme vous pouvez le constater, la qualité de ses photographies d'oiseaux s'est considérablement améliorée.

La paruline de Burket présente deux taches rouges, bien que faiblement symétriques, placées de chaque côté de son cou.
(Crédit: Lowell Burket.)

«Le 7 mai de cette année, j'ai pris des photos et des vidéos tout l'après-midi au nid-de-poule et l'hybride est apparu deux fois pendant environ 20 secondes. Je pensais que c’était une paruline de Brewster et cela m’a frappé, car je n’avais jamais vu de Brewster lors de la migration de printemps. »

La paruline de Brewster tire son nom de 1874 après que William Brewster l’a décrite, dans le Massachusetts. Considéré à l’origine comme une nouvelle espèce, l’oiseau a reçu le nom scientifique de Vermivora leucobronchialis, mais on sait maintenant que la paruline de Brewster est un hybride entre parulines à ailes bleues et à ailes dorées; Vermivora cyanoptera X Vermivora chrysoptera. La paruline de Brewster présente généralement des caractères et des motifs de plumage génétiquement dominants - par exemple, la ligne noire sur son œil et les barres alaires distinctement séparées viennent de la paruline à ailes bleues, tandis que les parties inférieures jaunes crème et les barres alaires jaunes proviennent de la paruline à ailes dorées.

"Quand j’ai étudié mes images plus tard dans la soirée, j’ai remarqué que la cire noire et la couleur jaune de la poitrine, typiques de Brewster, lui manquaient", a poursuivi M. Burket. En outre, il a noté que cet oiseau mystérieux avait une tache brun rougeâtre faible, mais distinctement particulière, de chaque côté de son cou. Était-ce la saleté? Sang séché? Ou était-ce la coloration de la plume de l’oiseau?

La paruline de Burket montre clairement son sourcil blanc et son masque grisâtre pâle que l’on voit dans la paruline de Brewster, une caractéristique dominante du plumage de sa paruline à ailes dorées.
(Crédit: Lowell Burket.)

"J'ai ensuite examiné l'oiseau à partir de l'image arrière et j'ai pu voir le sourcil blanc et un masque gris pâle, typiques de la fauvette à ailes dorées, alors j'ai décidé qu'il devait s'agir de Brewster," M. Burket a continué. "[Mais] d'où venaient les taches rousses?"

Les seules espèces de parulines de la région présentant des marques au cou de couleur rousse sont les parulines à flancs marrons.

Setophaga pensylvanica, paruline à flancs marrons mâle adulte, chantant sur la propriété familiale boisée de Lowell Burket. Cette espèce pourrait-elle être l’un des parents de la fauvette mystère?
(Crédit: Lowell Burket.)

"J'ai décidé que j'avais besoin de le voir chanter pour voir quelle chanson il chantait."

Le chant est l’un des «signaux de diagnostic» que les autres oiseaux chanteurs - et les ornithologues amateurs! - compter sur l'identification des espèces individuelles. Chaque espèce chante sa propre chanson, c'est ainsi qu'une femme trouve un partenaire de la bonne espèce. Les oisillons des deux sexes apprennent les chants de leur espèce en écoutant leurs pères et les mâles voisins de la même espèce tout en restant au nid. Ainsi, le chant de cet oiseau mystérieux devrait permettre de déterminer quelle espèce était son père.

La paruline mâle de Burket démontre ses capacités de chanteur au monde.
(Crédit: Lowell Burket.)

Quelques semaines plus tard, M. Burket réalisa son souhait: il filma l'oiseau mystère chanter deux jours de suite. La qualité audio était suffisamment élevée pour qu'il puisse identifier le chant de l'espèce. Il découvrit que l'oiseau mystérieux chantait en réalité un chant de paruline à flancs marrons.

Cet oiseau mystérieux pourrait-il être un hybride avec une mère de paruline de Brewster et un père de paruline à flancs marrons? Aurait-il pu photographier la mère de cet oiseau au trou d’oiseau l’été précédent? M. Burket a passé en revue ses photographies d’oiseaux de l’année précédente et a repéré une femelle Paruline de Brewster. Il savait également que les parulines à flancs marrons se reproduisent dans les bois de sa propriété, alors… pourrait-il être possible qu'il s'agisse d'un «triple hybride» jamais vu auparavant entre une mère de fauvette de Brewster et un père de fauvette à pommier ? Cela paraissait certainement une idée farfelue: même si la paruline de Brewster est elle-même un hybride, elle est hybride entre deux espèces étroitement apparentées appartenant à un genre complètement différent de la paruline à flancs marrons plus éloignée. Mais ces taches étranges sur son cou, l'absence d'une bande oculaire sombre et la chanson - cette chanson diagnostique remarquable! - étaient convaincants.

"J’ai cherché" une paruline hybride "sur Google et je ne trouvais rien sur cette combinaison et j’ai décidé de contacter le Cornell Lab of Ornithology pour obtenir l’avis d’un expert", a expliqué M. Burket. Il a envoyé par courrier électronique des photos et une vidéo de l'oiseau mystérieux au «Lab of O» et attendait avec impatience une réponse.

«J’ai essayé de donner à l’email un son quelque peu intellectuel afin qu’ils ne croient pas que j’étais un casse-tête», se souvient M. Burket. "Avoir les photos et la vidéo a aidé."

De retour au laboratoire d'O, le Dr Toews a été intrigué par ce qu'il a vu. Une semaine plus tard, il se rendit à Cornell en voiture pendant quatre heures pour rencontrer M. Burket. Le lendemain matin, ils installèrent un filet anti-brouillard dans la même zone où l'oiseau mystérieux avait chanté à plusieurs reprises. Grâce à la connaissance intime de M. Burket sur les habitudes de cet oiseau, il ne lui fallut que 4 minutes pour l’attraper.

La paruline mâle Burket, un oiseau triple hybride encore jamais enregistré, a été capturée et baguée le 28 juin 2018 par David Toews et Lowell Burket.
(Crédit: Lowell Burket. Remarque: cette image a été recadrée à partir de l'original.)

«C’est une expérience extraordinaire», a déclaré M. Burket. "Je n'avais jamais vu quelque chose comme ça sur Discovery Channel."

Maintenant que le Dr Toews avait cet oiseau mystérieux en main, il a noté qu’il ressemblait beaucoup à un jeune paruline à flancs marrons, ce qui est improbable car il a été photographié pour la première fois au début de mai et que la plupart des fauvettes ne s'envolent qu’en juin. Mais en même temps, le sourcil blanc de l’oiseau - noir chez les fauvettes mâles adultes, et olive ou gris chez les juvéniles ou les femelles - et sa tache de joue légèrement grise, étaient plus caractéristiques des fauvettes vermivora. Le Dr Toews a pris une série de photographies détaillées, et a examiné la longueur du bec et des ailes de l’oiseau mystérieux ainsi que d’autres personnages physiques pour un examen plus approfondi. Avant de relâcher l'oiseau, le Dr Toews a également prélevé un petit échantillon de sang à des fins d'analyses génétiques. Il est ensuite retourné à son laboratoire et a méthodiquement parcouru toutes ses informations, comme un Sherlock Holmes ornithologique.

Figure 2. (a) Culmen et longueur des ailes des parulines Vermivora (jaunes, à ailes dorées; bleues, à ailes bleues, grises, de Brewster) et des parulines à flancs marrons (en rouge). L'hybride est représenté par un astérisque. (b) L'indice génétique sur six loci qui distingue les fauvettes vermivora. À partir de l’hybride, nous avons estimé l’indice génétique de son parent maternel, qui se situe dans la plage des hybrides entre la paruline à ailes dorées et la paruline à ailes bleues (c.-à-d. «La paruline de Brewster»).
(doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557)

Les indices étaient simples. Non seulement la chanson indiquait-elle clairement que cet oiseau mystérieux avait une paruline à flancs marrons, mais les mesures physiques indiquaient qu'il était très certainement un hybride: son bec était plus long que celui des fauvettes à châtaignier, mais il était à l'intérieur. l'aire de répartition attendue des parulines vermivora (figure 2a) et ses ailes étaient plus longues que celles de toute espèce de paruline Vermivora, mais elles étaient semblables à celles des parulines à marrons.

Les preuves génétiques étaient également convaincantes: l'ADN mitochondrial de l'oiseau mystérieux (ADNmt) était identique à 99% à la paruline à ailes dorées, et à 97%, à la paruline à ailes bleues - ces espèces ne diffèrent que de 3 à 4% (Figure 2b) - donc cette conclusion était comme prévu si sa mère était une fauvette de Brewster. Cependant, l’ADNmt de Vermivora diffère de plus de 8% (réf.) Des séquences de paruline à flancs marrons (et d’autres espèces de parulettes Setophaga), ce qui, une fois de plus, a mis en évidence l’identité probable du père de cet oiseau mystérieux. (Gardant à l'esprit, bien sûr, que l'ADNmt ne provient que de la mère.)

Afin de préciser l'identité du père présumé de l'oiseau mystérieux, le Dr Toews a ensuite examiné les polymorphismes mononucléotidiques (SNP) du génome de l'oiseau qui diffèrent sans ambiguïté des parulines vermivora (n = 89 sites) et ont découvert que l'oiseau mystérieux était hétérozygote Tous les sites sauf un - et rétrospectivement, ce site en particulier est probablement variable chez les fauvettes à flancs ailés.

Polymorphismes mononucléotidiques (SNP).
(Crédit: David Eccles / CC BY 4.0)

Les SNP («coupures») sont une forme très courante de variation génétique observée chez tous les êtres vivants. Ils représentent un changement dans un seul nucléotide, ou bloc de construction de l'ADN, du génome. Ainsi, le constat que la moitié de ces SNP correspondait à celui de la paruline à flancs marrons indiquait l’identité du père de l’oiseau mystérieux. (Garder à l'esprit que chaque parent fournit à chaque descendance la moitié de son génome total.)

Une analyse supplémentaire de ces SNP qui distinguent spécifiquement la paruline à ailes dorées et celle à paruline bleue a révélé que deux des six venaient de l'ascendance de la paruline à ailes bleues et quatre de ses ancêtres. Ainsi, un tiers des SNP de Vermivora de cet oiseau mystérieux provenaient d’une paruline à ailes bleues, ce qui indique que la mère de cet oiseau était elle-même une hybride de la «première génération».

La comparaison de l’indice génétique de la mère présumée avec celle d’autres parulines vermivora (figure 2b) a montré qu’aucune paruline phénotypique n’avait un indice génétique aussi faible que 0,33, alors que seulement deux des 149 parulines phénotypiques aux ailes dorées avaient un indice aussi élevé. En revanche, les parulines de Brewster ont un indice génétique moyen de 0,32 et 23% d’entre elles ont exactement un tiers d’ascendance à ailes bleues. La mère présumée de cet oiseau mystérieux avait donc un indice génétique dans la fourchette attendue pour la paruline de Brewster, affirmant ainsi son identité et indiquant qu'elle était elle-même le résultat d’un «mariage mixte» entre une paruline à ailes bleues et une paruline à ailes dorées.

«La femelle est un hybride de paruline à ailes dorées / à ailes bleues - également appelée paruline de Brewster. Elle a ensuite accouplé avec une Paruline à flancs marrons et l'a reproduite avec succès », a conclu le Dr Toews.

Arbre généalogique prédit de parulines conduisant à l'hybride de trois espèces récemment décrit. Parulines à ailes bleues, à ailes dorées et de Brewster par Liz Clayton Fuller; paruline à flancs marrons de del Hoyo et al. (2018) Manuel des oiseaux du monde vivant; le nouvel hybride «Burket’s Warbler» de Jillian Ditner.
(Courtoisie graphique du Cornell Lab of Ornithology.)

Mais pourquoi ces oiseaux chanteurs s'hybrident-ils? Surtout que les femmes choisissent leur partenaire principalement en fonction de la qualité de leurs chansons?

"Cela aurait pu être une erreur (ces choses se produisent)", a répondu le Dr Toews dans un courrier électronique, "bien qu'il soit possible que le nombre de partenaires convenables soit si bas (les parulines de Vermivora sont en déclin dans les Appalaches) faire le "meilleur d'une mauvaise situation". "

En fait, l'hybridation entre la paruline à ailes dorées et la paruline à ailes bleues s'est accrue au cours des dernières décennies dans tout le nord-est des États-Unis et s'est étendue jusqu'au Canada. La majeure partie de cette hybridation résulte du déplacement de la paruline à ailes bleues dans son habitat. Ce mouvement est motivé par les effets du réchauffement climatique et de la perte de l’habitat privilégié de la paruline à gorge bleue. De plus, les populations de parulines à ailes dorées sont en déclin, ce qui limite le nombre de partenaires de cette espèce.

"Choisir de se marier avec un homme qui n’est pas parfait pourrait être mieux que pas de partenaire du tout!", A observé le Dr Toews. Il a ensuite souligné que l’hybridation entre les parulines de Brewster et les parulines à flancs marrons n’avait jamais été enregistrée auparavant.

"En fait, ce type d'hybridation de trois espèces est" extrêmement rare "chez tous les animaux", a déclaré le Dr Toews.

Qu'est-ce que cette paruline hybride - maintenant connue sous le nom de paruline de Burket - révèle au sujet des barrières des espèces, en particulier chez les oiseaux chanteurs? S'agit-il d'espèces réelles de fauvettes?

«Les hybrides ponctuels nous disent principalement que les barrières entre espèces ne sont pas parfaites, mais ce n’est pas totalement surprenant», a expliqué le Dr Toews dans un courrier électronique. «Dans ce cas, cela nous en dit aussi un peu sur la compatibilité de la reproduction entre des taxons très divergents. Bien que cet hybride puisse ne jamais se reproduire, il suggère toutefois qu’il n’ya pas une tonne d’incompatibilités génétiques entre les taxons parentaux, de sorte qu’il a pu se développer pour au moins paraître «normal». "

"Cela correspond également à la sagesse conventionnelle de ces parulines, à savoir que les barrières d'espèces soient maintenues en" isolant les barrières avant l'accouplement "[comme le chant] et non plus en observant les incompatibilités génétiques", a ajouté le Dr Toews.

La paruline de Burket au «trou d’oiseau» sur la propriété familiale de Lowell Burket en Pennsylvanie. Cet oiseau porte une bande de jambe USGS en aluminium portant son propre numéro spécial, 2850–44901.
(Crédit: Lowell Burket.)

En résumé, cette paruline de Burket, jamais vue auparavant, présente les caractères phénotypiques suivants, grâce à chacun de ses parents:

  • Paruline de Brewster: calotte jaune; supercilium blanc; vert et gris sur le dos et la nuque; barres alaires distinctement séparées jaune / or
  • Paruline à flancs marrons: calotte jaune; tout blanc-gorge; poitrine et ventre; taches rousses; cercle oculaire blanc (en automne); primaires brun foncé sur les ailes; rayures faibles sur le dos

Quel était l'aspect le plus agréable de tout ce travail de détective?

«La partie amusante à ce sujet pour moi a été de pouvoir impliquer un citoyen scientifique comme Lowell», a répondu le Dr Toews. "En outre, l'utilisation des marqueurs génétiques pour prédire les modèles de plumage maternel, ce qui en a fait une contribution plus originale en termes de détermination des parents."

Est-ce que cette paruline de Burket pourrait bien engendrer ses propres «enfants» ou son ascendance mixte en ferait-il un compagnon indésirable? Parce que le docteur Toews a relâché l'oiseau, il a l'intention de garder un œil sur le nid-de-poule situé sur la propriété familiale de M. Burket pour voir ce que l'avenir lui réserve.

Que pense M. Burket de toute cette excitation?

«Je n'avais littéralement aucune connaissance sur les oiseaux jusqu'à il y a sept ans» a-t-il répondu. «Et maintenant, je finis par découvrir ce qui semble être un oiseau unique en son genre. Cela peut arriver à n'importe qui!

La source:

David P. L. Toews, Henry M. Streby, Lowell Burket, Scott A. Taylor (2018). Biologie Letters, une fauvette des bois produite par hybridation interspécifique et intergénérique, publiée en ligne le 7 novembre 2018 avant impression | doi: 10.1098 / rsbl.2018.0557

Publié à l'origine à Forbes le 9 novembre 2018.