Іберські просяночники, дрібні горобячі птахи з Північної Аргентини, живуть по сусідству з найближчими родичами - рижебрюхими прохайновиками. Генетично та екологічно ці види майже не відрізняються, проте забарвлення і спів самців у них зовсім різні. Американські дослідники з'ясували, що відмінності двох видів птахів пов'язані всього з трьома короткими ділянками геному. Судячи з результатів тестів на батьківство пташенят і поведінкових експериментів, самки іберських прохяночників дуже прискіпливі і вибирають лише самців свого виду. Це утримує молоду еволюційну лінію від поглинання родинним видом. Результати дослідження опубліковані в статті для журналу.
Поява нового виду часто вимагає мільйонів років еволюції. Не дивно, що люди зазвичай не помічають цього процесу, а бачать лише його результати. Однак існують еволюційні лінії, які продовжують розходитися на наших очах або зробили це зовсім недавно. Наприклад, серед південноамериканських просяночників (), дрібних горобячих птахів з сімейства танагр (), є десять видів, які виникли протягом останнього мільйона років. У неволі представники цих видів спарюються між собою і дають плодовите потомство, оскільки генетична несумісність між ними сформуватися поки не встигла. Однак у дикій природі різні види просяночників якимось чином підтримують репродуктивну ізоляцію, хоча географічних бар'єрів між багатьма їх видами немає.
Команда орнітологів під керівництвом Шили Турбек (Sheela P. Turbek) з Колорадського університету вирішила більше дізнатися про те, як різні види просяночників уникають схрещування між собою. Вони зосередилися на двох видах: рижебрюхом () та іберською (). Рудобрюхий просяночник відносно широко поширений на рівнинах Південної Америки. На водно-болотних угіддях Ібера на півночі Аргентини він сусідить з іберським прохяночником, який мешкає тільки тут. Другий вид вперше виявили в 2001 році, а його науковий опис з'явився лише через 15 років. Самиці двох видів просяночників виглядають майже однаково, зате самці добре відрізняються один від одного: рижебрюхі пофарбовані в сіро-помаранчеві кольори, а іберські - сірувато-коричневі з темними щоками і горлом. Крім того, розрізняються шлюбні пісні двох цих видів.
Турбек і її колеги вирушили в національний парк Ібера, де рижебрюхі та іберські прохяночники живуть в одних і тих же місцях. Протягом двох сезонів розмноження дослідники знайшли 128 гнізд обох видів і взяли зразки у крові у 77 пташенят і 126 дорослих птахів (а також зразки тканин з трьох невилуплених яєць). Аналіз повногеномних послідовностей шістнадцяти особин і двадцяти однієї особини підтвердив, що з генетичної точки зору ці види відрізняються дуже слабо.
Геноми рижебрюхих та іберських прохайновиків складаються з приблизно 1,2 мільярда пар підстав, а відмінності між ними зосереджені на трьох ділянках довжиною від тридцяти до п'ятдесяти тисяч пар підстав. Вони розташовані на першій, одинадцятій і статевій Z-хромосомах (у самців птахів дві однакові Z-хромосоми, а у самок - різні, Z і W). Додатковий аналіз дозволив виявити на цих ділянках дванадцять генів. Три з них, і, відповідають за синтез і розподіл меланіну - тобто відіграють роль у розвитку забарвлення. Більшість однонуклеотидних поліморфізмів у цих генах розташовані в некодуючих областях і регулюють експресію білків.
Під час додаткового аналізу автори порівняли геноми дванадцяти споріднених видів просяночників, щоб відновити родинні зв'язки. Аналіз призвів їх до висновку, що фенотип іберського просяночника виник не за рахунок нових мутацій, а завдяки перетасовуванню вже наявних генетичних варіацій, які характерні для всієї групи. Це набагато швидший шлях утворення нових видів.
Самки рижебрюхих та іберських прохайновиків зовні абсолютно однакові для людського і, як з'ясували Турбек і її співавтори, пташиного ока. Тим не менш, генетичний аналіз не виявив жодної змішаної міжвидової пари. Більш того, коли дослідники встановили батьківство пташенят у гніздах, виявилося, що, подібно до багатьох інших співочих птахів, просяночники часто змінюють партнерам (більше 52 відсотків самців виховували чужих дітей), проте лише з представниками власного виду.
Таким чином, два види просяночників не схрещуються, хоча вони дуже схожі генетично, живуть на одних і тих же територіях, розмножуються в один і той же час і навіть годуються насінням одних і тих же трав. Дослідники припустили, що ізоляція між ними підтримується лише завдяки відмінностям в фарбуванні і піснях самців (як і у деяких інших видів просяночників). Перша ознака передається їм у спадок, а друга - за рахунок культурного обміну.
Для перевірки цієї ідеї Турбек з колегами провели ряд поведінкових експериментів. Дослідники створили моделі, що нагадують самців рудобрюхих, іберських і іржавобрюхих прохяночників () (останній вид, віддалено споріднений двом першим, використовувався як контроль) і встановили їх на територіях сорока самців і тридцяти шести самців. Моделі комбінували з програванням пісень, причому фальшиві самці виконували як пісні тих видів, яких зображували, так і двох інших.
Орнітологи відзначали всі випадки, коли господарі територій прилітали, щоб розібратися з передбачуваним порушником. Виявилося, що як рижебрюхі, так і іберські просяночники найбільш агресивно поводяться по відношенню до моделей, які імітують представників їх власного вигляду і виконують відповідні пісні. На фальшивих самців з проміжними ознаками, у яких тільки зовнішній вигляд або пісня нагадували їх самих, господарі територій реагували набагато слабше. Нарешті, моделі, у яких не було нічого спільного з їх власним виглядом, просяночники ігнорували. Наприклад, рудобрюхі самці не виявляли агресії до імітацій, що виглядали і співали як іберські - і навпаки. Крім того, і ті, і інші ігнорували точні моделі іржавобрюхих самців.
Дослідники підкреслюють, що агресія самців корелює з вибором самок. Це означає, що, наприклад, рижебрюхі просяночники атакують моделі сородичів, оскільки бачать в них конкурентів. Однак імітації іберських самців їх не цікавлять - а значить, не цікавлять і їх самок. Аналогічним чином поводяться іберські просяночники. Самці навряд чи можуть відрізнити самку власного виду від самки близького виду, оскільки ті неймовірно схожі один на одного. Таким чином, вибір партнера роблять самки - і саме їх прискіпливість і готовність спарюватися лише з представниками свого виду захищає дві еволюційні лінії від змішання і не дає іберським прохайновикам розчинитися в рижебрюхих.
Поки іберський просяночник - дуже молодий вид, проте в майбутньому, якщо він не вимре з вини людину, він накопичить більше генетичних і, можливо, екологічних відмінностей від рудобрюхого родича. Висновки роботи демонструють, що завдяки статевому відбору молоді види, які слабо відрізняються від споріднених з генетичної точки зору, можуть зберігати репродуктивну ізоляцію.
Вибагливість самок часом знижує шанси виду на виживання. Наприклад, кількість бородавчастих медосососів (), ендемічних австралійських птахів, різко скоротилася з вини людини, так що молодим самцям тепер складно знайти наставника, щоб вчитися у нього співу. В результаті пісні медососів стають все більш простими. Деякі самці тепер виконують дуже вкорочений варіант видоспецифічної пісні або імітують голоси інших птахів. Самиці неохоче спаруються з ними, що негативно позначається на відтворенні виду.