杂交蜂鸟的羽毛与其父母的羽毛不匹配

粉喉猥琐的蜂鸟Heliodoxa gularis毫不奇怪地拥有明亮的粉红色喉咙。它的表亲，红蹼状的明亮蜂鸟Heliodoxa branickii也是如此。当科学家发现一只拥有闪闪发光的金喉的Heliodoxa蜂鸟时，他们认为他们可能发现了一个新物种。然而，DNA揭示了一个不同的故事：金喉鸟是两种粉喉鸟的杂交种。

约翰·贝茨(John Bates)是《皇家学会开放科学》(Royal Society Open Science)杂志上一项新研究的资深作者，他第一次在秘鲁的科迪勒拉阿祖尔国家公园(Cordillera Azul National Park)进行野外工作时遇到了这种不寻常的鸟，该公园保护着安第斯山脉东坡的外山脊。由于该地区是孤立的，因此在那里出现一个基因上不同的种群是有意义的。“我看着那只鸟，对自己说，'这东西看起来不像别的什么。我的第一个想法是，这是一个新物种，“芝加哥菲尔德博物馆鸟类馆长贝茨说。

然而，当贝茨及其同事在菲尔德博物馆的普利兹克DNA实验室收集更多关于标本的数据时，结果让所有人都感到惊讶。“我们认为它在遗传上是不同的，但它在一些标记中与Heliodoxa branickii相匹配，这是来自秘鲁一般地区的粉红色喉蜂鸟之一，”贝茨说。如果是布拉尼基嗜血杆菌，那么这只鸟有金喉羽就没有意义了;在蜂鸟家族中，同一物种的成员很少有截然不同的喉咙颜色。

DNA测序的初始运行着眼于线粒体DNA，这是一种只能通过母亲传递的遗传物质。线粒体DNA给出了与H. branickii相匹配的明确结果;研究人员随后分析了这只鸟的核DNA，其中包括父母双方的贡献。这一次，DNA显示出与H. branickii及其表亲H. gularis的相似之处。不过，它不是一半branickii和一半gularis——它的祖先之一一定是一半一半，然后后代与更多的branickii鸟类交配。

问题仍然是两种粉喉鸟如何产生非粉喉杂交种。该研究的第一作者，菲尔德博物馆高级研究科学家Chad Eliason表示，答案在于确定彩虹色羽毛颜色的复杂方式。

“这有点像烹饪：如果你混合盐和水，你有点知道你会得到什么，但将两个复杂的食谱混合在一起可能会产生更多不可预测的结果，”Eliason说。这种杂交种是来自其两个亲本物种的羽毛的两个复杂配方的混合体。

羽毛的基础颜色来自色素，如黑色素(黑色)和类胡萝卜素(红色和黄色)。但是羽毛细胞的结构以及光线从它们身上反弹的方式也可以产生一种叫做结构颜色的东西。变色彩虹色是结构色的结果。

研究人员使用电子显微镜在亚细胞水平上检查喉羽结构，并使用一种称为光谱学的分析技术来测量光线如何从羽毛反弹以产生不同的颜色。他们发现父母颜色的起源存在细微差异，这解释了为什么他们的杂交后代会产生完全不同的颜色。

“用彩虹色制作洋红色的方法不止一种，”Eliason说。“每个亲本物种都有自己的制作洋红色的方法，我认为，这就是为什么当你将这两种配方混合在一起产生羽毛颜色时，你会得到这种非线性或令人惊讶的结果。

虽然这项研究有助于解释一种不寻常的鸟类的奇怪颜色，但研究人员表示，它为更多关于杂交的问题打开了大门。

单独的物种通常被定义为遗传上不同且彼此不杂交的谱系;杂交种打破了这一规则。有时杂交种是不寻常的一次性或不育的，如骡子;在其他情况下，杂交种可以形成新物种。目前尚不清楚像这项研究中的蜂鸟杂交种有多常见，但研究人员推测，像这样的杂交种可能有助于蜂鸟家族树中结构颜色的多样性。

“根据蜂鸟的颜色进化速度，我们计算出这种剧烈的粉红色 - 金色变化需要6万到10万年才能在单个物种中进化，”Eliason说。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的共同作者Mark Hauber补充说：“这项研究为我们提供了关于颜色进化变化的纳米结构基础的线索。

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