Den kanske mest framträdande skillnaden mellan olika arter av Darwinfinkarna är utseendet på deras näbbar. I Galapagosöarnas varierande miljöer har näbbarna utvecklats olika för att anpassa sig till olika typer av föda såsom nektar, frön eller nötter. Nu har forskare upptäckt en av generna som ligger bakom näbbarnas evolution, och samma gen är avgörande för människans ansiktsform.
– Genom studien upptäckte vi genen ALX1 som visade sig ha stor inverkan på utvecklingen av skalle och ansikte. Genen finns även hos människor och om man avaktiverar den så leder det till allvarliga missbildningar i ansiktet. Vi delar faktiskt många gener med finkarna eftersom vi har samma ursprung som andra ryggradsdjur, även om det går tillbaka 300 miljoner år, säger Leif Andersson, professor i funktionsgenomik vid Uppsala universitet och medförfattare till studien.
Ny teknik avgörande
Darwinfinkarna är kanske den tacksammaste art man kan studera om man vill forska i evolution. Deras isolering på de klimatutsatta Galapagosöarna i cirka 1,5 miljoner år har gjort att de fått utvecklas ostört till 15 olika arter och man kan lätt följa evolutionens gång. Men det är först med så kallade genomundersökningar som en forskargrupp från Uppsala universitet och Princeton University kunnat få en helt ny bild av utvecklingen.
– Med hjälp av genomundersökningar kan man kartlägga en individs hela arvsmassa istället för att bara studera varje gen individuellt som man gjort tidigare. Det här är en jättespännande teknik och kommer kunna leda till att lösa frågor som inte biologiskt gått att undersöka tidigare, säger Emil Nilsson, doktor i ekologisk botanik vid Uppsala universitet och tidigare forskare vid evolutionsbiologiskt centrum.
I den nya studien har man kartlagt arvsmassan hos 120 fåglar för att försöka hitta vilka gener som faktiskt ligger bakom näbbarnas spridda utveckling. Man hittade då likheterna i genuppsättningen inom de arter som hade trubbiga näbbar och de som hade spetsiga. Man upptäckte också att ALX1 var den gen med tydligast koppling till näbbens form.
Optimal miljö
Galapagosöarna är en unik miljö att studera en arts evolution i. Ögruppen befinner sig mitt i havet, långt från en kontinent. Där finns ont om småfåglar så det var gott om outnyttjade resurser när Darwinfinkarna sannolikt blåste dit med en storm för 1,5 miljoner år sedan. Galapagos består av 19 öar där miljön och klimatet varierar.
– Där finns både högländer, områden med kraftig vegetation och ökenartade områden. Öarna är väldigt utsatta för klimat och el Niño-effekter. Ibland blir det stark torka och många arter dör. Överlevnaden varierar mycket och gynnar olika finkar. Eftersom de är isolerade blandar de sig inte med andra fågelarter och de är också relativt opåverkade av mänsklig aktivitet eftersom klimatet är ganska ogästvänligt, säger Leif Andersson.
Härstammar från samma art
Trots de relativt stora skillnader man idag kan se hos olika arter av Darwinfinkar så har de alla härstammat från samma art. Det beror på det tydliga naturliga urvalet som kommit av att finkarna tvingat anpassa sig efter klimatförändringar och tillgång till föda, men också genom hybridisering. Hybridiseringen, eller parningen mellan olika arter, blir uppenbar i de nya genomundersökningarna och är inte alls unik för Darwinfinkarna.
– Med den här typen av teknik kan man också titta på människans arvsmassa och se vår egen arts evolution. De är till exempel på det här viset vi kunnat se att vi faktiskt parade oss med neandertalare för länge sedan. Det är spännande att man nu kan se hur hybridisering varit en viktig faktor under hela evolutionen. Det visar hur komplex evolutionsprocessen är, säger Emil Nilsson.
Studien publiceras i tidskriften Nature idag, dagen innan Charles Darwins 206:e födelsedag.