For flere millioner år siden ankom en stamfader til gruppen sangfugler kjent som honningkretserne til Hawaiiøyene. Fuglene divergerte i forskjellige arter for å fylle en rekke nisjer, og holdt på alt fra gruber til tresap til nektar fra tropiske blomster. Men inntil nylig visste ikke forskere nøyaktig hvordan de forskjellige honningkretsartene som for tiden eksisterer var relatert til hverandre - eller hvilken fugl fra fastlandet som var deres nærmeste stamfar.
En ny studie av et team av Smithsonian-forskere, publisert i Current Biology, har samlet dette puslespillet og løst mysteriet. "Denne strålingen er en av de naturvitenskapelige skattene som skjærgården byr på midt i Stillehavet, " sier Dr. Heather Lerner, professor ved Earlham College, som jobbet med studien som postdoktor ved Smithsonian Conservation Biology Institute med Rob Fleischer og Helen James.
De fleste arter av honningdyr er fargerike og synger en kanarilignende sang. Men utover det er de bemerkelsesverdig mangfoldige. "Du har honningkretsarter som er tilpasset nektarivory, mens andre spiser frø, frukt eller til og med snegler, " sier Lerner. "Du har noen regningstyper som bare er unike blant fugler."
I likhet med de berømte finkene Darwin studerte på Galápagosøyene, har forskere lenge betraktet honningfuglene som et lærebokeksempel på adaptiv stråling - en gruppe arter som utviklet seg til å fylle en rekke nisjer når de ankom en ny leveområde. "Når du ikke prøver å forstå alt dette mangfoldet, kan du virkelig ikke teste mange hypoteser, hvis du ikke forstår hvordan og når det utviklet seg, " sier Lerner. "Filogeni - de individuelle forholdene mellom arter - er grunnleggende."
For å begynne å sortere ut dette mysteriet, samlet forskerteamet DNA-prøver fra et bredt utvalg av fugler. I tillegg til å ta prøver på alle 18 levende honningkretsarter - og en nylig utdødd gruppe - tok de DNA fra 28 fuglearter som så ut til å dele fysiske egenskaper med honningkretsere eller har lignende områder.
Forskerne benyttet da banebrytende DNA-sekvenseringsteknikker, hvorav noen har blitt utviklet de siste årene. Disse metodene var avgjørende, fordi sortering av sammenfiltrede forhold mellom forskjellige arter krevde en enorm mengde DNA for å finne fellestrekk og forskjeller i genetiske koder. "Vi ville vært i laboratoriet for alltid hvis vi ikke hadde brukt noen nye teknologier, " sier Lerner. "Det vi gjorde er, i stedet for å kopiere kanskje 500 DNA-basepar om gangen, eller 1000, gjorde vi 10.000 til 12.000 om gangen. Det er en fullstendig revolusjon når det gjelder DNA-sekvensering. ”
Forskerne undersøkte en rekke lokasjoner i DNAet for å se etter variasjoner blant artene. Variasjonsgraden som gir informasjon om når de forskjellige artene hadde avviket fra hverandre, fordi DNA har en tendens til å mutere med en bestemt hastighet over tid. Jo flere forskjeller som eksisterer mellom arter, jo lengre siden avviklet deres evolusjonsveier.
Lagets funn var noe overraskende: Som det viste seg, var en stamfar til rosefinkene, en gruppe av eurasiske fuglearter, den nærmeste slektningen som ble delt av alle Hawaii honningkretsarter. Grunnfinkene immigrerte sannsynligvis til Hawaii-øyene en gang for mellom 7, 2 millioner og 5, 8 millioner år siden.
Hawaiis uvanlige geologi spilte en rolle i den raske utviklingen av mange honningkretsarter som fulgte. De vulkaniske øyene har dannet seg en etter en etter hvert, ettersom den tektoniske platen i Stillehavet dras over et "hot spot" av magma, og hver nye øy ga en ny mulighet for kolonisering.
"Tidspunktet for kalibreringen tyder på at de kom dit om tidspunktet som Kaua'i ble dannet, " sier Fleischer. "Men de begynte egentlig ikke å få fortgang i prosessen med å splitte seg i forskjellige avstamminger før øya Oahu dannet seg, da du nå plutselig hadde en tom skifer med åpent habitat." For mellom 4 millioner og 2, 5 millioner år siden, analyserte DNA-analysen indikerer at honningkryperne gjennomgikk en rask periode med spesiering, med forskjellige arter som utviklet nye billformer og andre funksjoner for å dra nytte av de mange nye nisjene som er tilgjengelige.
I løpet av de siste årene har honningkretsearter hatt store belastninger av tap av naturtyper og andre problemer som menneskelig utvikling har gitt, og 38 arter er utryddet. Forskerteamet planlegger å bruke disse DNA-analyseteknikkene med prøver tatt fra utdødde museumsprøver for å se hvor arten passer inn i det evolusjonære slektstreet.
