גנום של סרבן נכחד רצף מדגימות ממוזיאון: מחקר חדש מראה כי סרבל בכמן היה מין נבדל ומצביע על גן חדש הקשור לפיגמנטציה אצל מלחמות

"הלוחם של בכמן הוא ציפור השיר היחידה שידוע כי נכחדה לאחרונה מצפון אמריקה", אמר דייוויד טווס, עוזר פרופסור לביולוגיה במכללת פן סטייט אברלי למדע ומנהיג צוות המחקר. "זהו אחד משלושה מינים בסוג Vermivora. המעבדה שלנו חוקרת את שני המינים החיים של הסוג הזה, שידוע שהם מזדווגים זה עם זה ומייצרים צאצאים כלאיים".

ציפורי כנפיים מוזהבות וכחולות כנפיים מייצרות ספקטרום של כלאיים, אך שני סוגים נפרדים של צאצאים היברידיים, כל אחד עם שילוב ייחודי של צבע המין האב, היו מוקדם של צופי ציפורים וצפרנים. הסיבה לכך היא ששני הכלאיים הללו נחשבו למינים נפרדים בעצמם, הידועים כ-Brewster's Warbler ו- Lawrence's Warbler, עד שמחקר מדוקדק של הכלאיים בר וכעת, ניתוח גנטי מודרני אישר את מקורותיהם ההיברידיים. הלוחם של בכמן שנכחד דומה לאחד מהצאצאים ההיברידיים הללו בצבעו, כך שהייתה איזו שאלה האם הלחמן של בכמן הוא בעצמו מין מובחן או שאולי הוא גם היה כלאיים.

צוות המחקר אסף שבעה דגימות של צרמן בכמן מאוספי המוזיאון והפיק DNA מכריות הרגליים של הציפורים. לאחר מכן, הם ביצעו רצף של גנום שלם כדי להשוות את הגנום של ה-Bachman's Warbler לגנומים הקיימים עבור שני המינים החיים בסוג.

"אף פעם לא קל להשיג DNA לרצף מדגימות ממוזיאון", אמר אנדרו ווד, המחבר הראשון של המאמר, שהיה טכנולוג מחקר במעבדה של טווס בזמן המחקר וכיום חוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת מינסוטה. "הציפורים הללו נאספו לפני למעלה ממאה שנים ולא נשמרו בשום דרך מיוחדת, אבל הצלחנו לחלץ מספיק DNA כדי לקבל רצפי גנום הדומים לאלה מהמינים החיים".

הגנום של הכנפיים הזהובות והכחולות דומים מאוד זה לזה, למעט כמה אזורים המעורבים בקביעת דפוסי הצבע של נוצות הציפור. לשם השוואה, הגנום של הבכמן היה שונה מאוד, מה שהצביע על כך לחוקרים כי מדובר, למעשה, במין מובחן.

"יש לנו רק גודל מדגם קטן עבור הגנום של בכמן, אבל אחד הממצאים המעניינים שראינו בהשוואה בין שבע הדגימות היה שהיו 'ריצות ארוכות של הומוזיגוטיות'", אמר טווס. "אלו אזורים בגנום שבהם שני העותקים של הגנום – אחד שעבר בירושה מכל הורה – זהים זה לזה ומהווה אינדיקציה לכך שהאוכלוסיה הייתה קטנה והייתה הרבה הכלאה. אנחנו רואים דומים דפוסים במינים החיים, כך שהבנה אם זה עשוי היה לתרום להכחדת הלוחם של בכמן יכולה לעזור לנו להבין טוב יותר את הבריאות והשימור של האוכלוסייה החיה."

החוקרים גם השוו את הגנום של שלושת המינים כדי לחפש אזורים בגנום שאולי התפתחו בצורה שונה בכל שושלת. הבדלים אלה יכולים להיות אינדיקטורים לכך שאזור מסוים בגנום התפתח באמצעות ברירה טבעית עבור תכונה מסוימת או בגלל תהליך אבולוציוני אחר. קיום הגנום של המין השלישי להשוואה איפשר לחוקרים לזהות אזור המכיל גן מועמד חדש המעורב בפיגמנטציה של לוחמים.

"התחלנו את המחקר הזה מכיוון שהיינו מעוניינים ללמוד על ההיסטוריה והביולוגיה של הוורבל של בכמן", אמר וודס. "אבל התוצאות שלנו גם הדגישו איך אנחנו יכולים להשתמש במינים שנכחדו כדי ללמוד על קרוביהם החיים. אנחנו מאבדים הרבה הקשר ביולוגי ואבולוציוני בגלל תהליך ההכחדה והיכולת להשוות את הלוחם של בכמן לשני המינים החיים אפשרה לנו לזהות גן שאולי לא היינו מוצאים אחרת. ההקשר חיוני להבנת הביולוגיה. אוספי היסטוריה של הטבע מאפשרים לנו להציב תצפיות חדשות בהקשרים שאולי נעלמו מעולם הטבע. זה מעודד גילוי, והופך את המוזיאונים לכלים רבי עוצמה ולא מוערכים. "

בנוסף ל-Tows and Wood, צוות המחקר כולל את Zachary A. Szpiech, עוזר פרופסור לביולוגיה ב-Pen State; אירבי ג'יי לאבט במעבדת קורנל לצפרות; ובריאן טילסטון סמית' במוזיאון האמריקאי להיסטוריה של הטבע בניו יורק. המחקר מומן על ידי הקרן הלאומית למדע בארה"ב, מכוני האק למדעי החיים בפן סטייט ומכללת פן סטייט אברלי למדע. החישובים בוצעו באמצעות מחשב העל Roar של המכון למדעי נתונים חישוביים של מכון פן סטייט.