Ett internationellt forskarlag har fastställt det evolutionära släktträdet för en av de mest slående och utrotningshotade fågelfamiljerna i världen, Hawaiian Honeycreepers.

Med hjälp av en av de största DNA-databaserna för en grupp fåglar och med hjälp av nästa generations sekvenseringsmetoder har teamet, där professor Michi Hofreiter från University of York ingick, fastställt vilka typer av finkar som honungsskrämmarfamiljen ursprungligen utvecklades från, och kopplat tidpunkten för denna snabba utveckling till bildandet av de fyra huvudsakliga Hawaiiska öarna.

I forskningen, som kommer att publiceras i det senaste numret av Current Biology den 8 november, deltog även forskare från Smithsonian Institution och Earlham College i USA och Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology i Leipzig.

Det fanns en gång i tiden mer än 50 arter av dessa färgglada sångfåglar som var så olika att det historiskt sett var otänkbart att de alla tillhörde samma grupp.

Professor Hofreiter, från biologiska institutionen vid University of York, sade: ”Honungskaparna är förmodligen det mest imponerande exemplet på en adaptiveradiation hos ryggradsdjur som har lett till ett antal näbbformer som är unika bland fåglar. I vår studie kan vi för första gången lösa förhållandet mellan arterna inom denna grupp och därmed förståirevolutionen.”

HeatherLerner, biträdande professor i biologi vid Earlham College, tillade: ”En del äter frön, en del äter frukt, en del äter sniglar, en del äter nektar. Vissa har näbbar som papegojor, andra som sångare, medan vissa är finkliknande och andra har raka, tunna näbbar. Så frågan som vi började med var hur denna otroliga mångfald har utvecklats över tid.”

Svaret är unikt för Hawaiiöarna, som är en del av ett transportband där öar bildas på grund av vulkanisk aktivitet, där nya öar dyker upp när transportbandet rör sig mot nordväst. Varje ö som bildas är ett tomt blad för evolutionen, så när en art av honungsskrikor flyttar från en ö till en ny ö, möter dessa fåglar nya livsmiljöer och ekologiska nischer som kan leda till att de anpassar sig och förgrenar sig till olika arter. Forskarna undersökte de hawaiiska honungsskrikornas utveckling efter bildandet av Kauai-Niihau, Oahu, Maui-Nui och Hawaii. Den största utbrottet av evolution till nya arter, som kallas strålning, inträffade mellan 4 miljoner och 2,5 miljoner år tidigare, efter det att Kauaii-Niihua Oahu bildades men innan de återstående två stora öarna existerade, och resulterade i utvecklingen av sex av tio olika typer av arter.

Medförfattaren Helen James, en forskningszoolog vid Smithsonian National Museum of Natural History ”Denna strålning är en av de naturvetenskapliga skatter som arkipelagen erbjuder mitt i Stilla havet. Det var fascinerande att kunna knyta ett biologiskt system till en geologisk formation och gjorde det möjligt för oss att bli de första att ge en fullständig bild av dessa fåglars anpassningshistoria.”

Med hjälp av genetiska data från 28 fågelarter som verkade likna honungsskrämmorna morfologiskt, genetiskt eller som delade geografisk närhet, fastställde forskarna att de olika arterna av honungsskrämmor utvecklades från rosenfinkar. Till skillnad från de flesta andra fågelarter som kom från Nordamerika och koloniserade de hawaiiska öarna, kom rosenfinkarna troligen från Asien, konstaterade forskarna.

Rob Fleischer, chef för SmithsonianConservation Biology Institute’s Center for Conservation and EvolutionaryGenetics sa: ”Det finns en föreställning om att det inte finns några arter kvar som faktiskt är inhemska på Hawaii, men dessa är verkligen inhemska fåglar som är vetenskapligt värdefulla och har en viktig och unik ekologisk funktion. Jag är glad över att vi äntligen hade tillräckligt med DNA-sekvenser och den nödvändiga tekniken för att bli de första att ta fram detta exakta och tillförlitliga evolutionära träd.”

Mångfalden av Hawaiianhoneycreepers har drabbats hårt, och mer än hälften av de kända 56 arterna är redan utdöda. Forskarna fokuserade på de 18 överlevande honungsgräslarterna, men av dessa anses sex vara kritiskt hotade av Internationella naturvårdsunionen, fyra anses vara utrotningshotade och fem är sårbara.

Professor Hofreiter sade: ”Det är en tragedi att de flesta arter från denna unika fågelgrupp, ett av de bästa exemplen på det naturliga urvalets kraft som vi har på jorden, är utdöda eller på gränsen till utrotning. Vi har fortfarande tid att vidta åtgärder för att bevara den mångfald som finns kvar.”

Nästa steg i forskningen är att med hjälp av museiprover och subfossila ben fastställa var de utdöda arterna passar in i det evolutionära släktträdet, eller fylogenin, för att se om de nya släktlinjerna passar in i det övergripande mönstret som upptäcktes i den aktuella studien. För DNA-analysen i den aktuella studien användes specialiserade protokoll som utvecklats av professor Hofreiter och kollegor vid Max Planck-institutet.

Bildgalleri

För ytterligare information

• Artikeln ”Multilocus Resolution ofPhylogeny and Timescale in the Extant Adaptive Radiation of HawaiianHoneycreepers” kommer att publiceras i Current Biology den 8 november. En PDF-version av artikeln kommer att finnas tillgänglig online klockan 17.00 brittisk tid på Current Biologys mediesidor.
• Författarna till studien från Smithsonian Conservation Biology Institute är Lerner (nu vid Earlham College) och Fleischer. Övriga författare är James från Smithsonian’s National Museum of Natural History, Michi Hofreiter från University of York och Matthias Meyer från Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology. Arbetet finansierades av National ScienceFoundation
• Meron the Department of Biology at the University of York at www.york.ac.uk/biology/
• Förhandsbilden visar en ung Laysan finch (mitten), och medurs från toppen: Hawaii akepa, Maui papegojfågel, poouli, iiwi, Maui alauahio och akiapolaau. Konstverk © H. Douglas Pratt.