科学者たちが「未来のフィンチ」の鳴き声をシミュレート

エクアドルのガラパゴス諸島を生息地としているフィンチは、チャールズ・ダーウィンの進化論の重要な証拠を提供したため、生物学上のロックスターです。その理由の 1 つは、生態学的種分化理論と呼ばれる、生態系の変化に応じて新しいフィンチ種がかなり早く出現する方法にあります。

今回、科学者たちは、彼らの特徴的な形質の 1 つである歌を使用して、生態学と種分化の間の重要な関係を特定しました。干ばつのような大きな生態学的変化は、他のフィンチが反応しなくなるほど鳴き声を変える可能性があります。この発見は、10月10日にジャーナルに掲載された研究に記載されています。 科学。

フィンチに関する以前の研究では、フィンチのくちばしが生息地の喪失や干ばつなどの生態環境の変化に適応していることが証明されています。くちばしが変化すると、鳴き方も変化します。研究によると、くちばしによる鳴き声の変化は、種がどのように互いを認識し、分離を促進するかに影響を与える可能性があるという。

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ダーウィンフィンチは鳴き声を使って仲間を引き寄せるため、くちばしの進化に関連した鳴き声の変化が生態学的種分化の背後にある触媒である可能性がある。しかし、種分化は長期間にわたって起こる歴史的なプロセスです。これにより、実際に文書化することが少し難しくなります。

種分化の実際を観察するために、科学者チームはコンピューターシミュレーションと数十年にわたって収集された鳥の野外データを使用した実験研究を考案した。以前の研究では、フィンチのくちばしが硬い種子を砕くために強力に進化することも、より繊細なままであることもできることが示されています。これらの柔らかいくちばしにより、より精巧な歌を生み出すために必要な素早い動きが可能になります。

「スズメのような複雑な歌を歌うには、かなりの運動能力が必要です。そして、大きくて強力なくちばしは、必要な動きを管理するにはあまりにも不格好です」と研究共著者でマサチューセッツ大学アマースト校の生物学者ジェフリー・ポドス氏は声明で述べた。

ダーウィン中地フィンチの雄の交尾歌。クレジット: 音声 – Jeff Podos。画像–アンドリュー・ヘンドリー。

研究チームは、さまざまな環境変化によってダーウィンフィンチのくちばしが受ける変化に関する数十年に及ぶ定量的研究を利用して、将来くちばしがどのように変化するかをモデル化した。彼らはこの実験の環境要因として干ばつを選択しました。干ばつ条件では、くちばしの厚いフィンチが選ばれる傾向があります。このデータを使用して、将来の干ばつによってフィンチの歌がどのように変化するかを予測し、シミュレーションすることができました。

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「基本的に、私たちは将来のフィンチの鳴き声を設計したのです」とポドス氏は語った。

モデルは、くちばしが太くなるほど、歌が遅くなり、周波数の帯域幅が狭くなるということを示しました。その後の干ばつが起こるたびに、彼らのくちばしはますます太くなり、その速度がさらに遅くなり、歌の帯域幅が減少すると予測されています。

チームはシミュレーションを使用して、将来のフィンチの鳴き声がどのように聞こえるかを作成しました。その後、彼らはダーウィンの中地性フィンチの特定の個体群に戻り、鳴き声を再生しました。

研究共著者でマサチューセッツ州アマースト校博士課程の学生であるケイティ・M・シュローダー氏は、「干ばつイベント3回分に相当する鳴き声がシミュレートされたときでも、修正した鳴き声に対するフィンチの反応には変化がないことがわかった」と研究共著者でマサチューセッツ州アマースト校博士課程の学生であるケイティ・M・シュローダー氏は声明で述べた。 。 「しかし、6回の干ばつが起こるまでに、フィンチはほとんど反応しなくなるほど変化してしまいました。」

研究チームによると、このことは、くちばしと鳴き声との関連性から、ダーウィンの中地性フィンチの全く新種がガラパゴスの6大干ばつに反応して進化した可能性があることを示唆しているという。

「私たちの研究は概念的な革命ではありません」とポドス氏は言います。「それは生態学的種分化とその妥当性を経験的、実験的に確認したものです。」