科学者が「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故郷とするフィンチは、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、生態学的変化に応じてフィンチの新種がかなり急速に出現することであり、これは生態学的種分化理論と呼ばれます。

現在、科学者たちは、フィンチの特徴的な特徴の 1 つである鳴き声を使って、生態と種分化の重要なつながりを特定しました。干ばつのような大きな生態学的変化は、フィンチの鳴き声を大きく変え、他のフィンチが反応しなくなる可能性があります。この発見は、10 月 10 日にScience誌に掲載された研究で説明されています。

フィンチに関するこれまでの研究では、生息地の喪失や干ばつなど、生態環境の変化にフィンチのくちばしが適応していることが立証されている。くちばしが変化すると、鳴き方も影響を受ける。研究によると、くちばしによる鳴き方の変化は、種が互いを認識する方法や分離を促す方法に影響を与える可能性があるという。

[関連:母系遺伝子のおかげで、この鳥は他の鳥に卵の世話をさせるように仕向けることができる。]

ダーウィンフィンチは歌を使ってメスを引き寄せるので、くちばしの進化に関連する歌の変化は、生態学的種分化のきっかけとなる可能性があります。しかし、種分化は長い期間にわたって起こる歴史的なプロセスです。そのため、実際に文書化するのは少し困難です。

種分化の過程を観察するため、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鳥を観察するフィールド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は、硬い種子を砕くために強力に進化することも、より繊細なままにすることもできることが示されていた。これらの柔らかいくちばしにより、フィンチはより精巧な歌を奏でるために必要な素早い動きが可能になる。

「沼地のスズメのような複雑な歌を歌うには、相当な運動能力が必要です。そして、大きくて力強いくちばしは、必要な動きをコントロールするにはあまりにも不格好です」と、研究の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。

ダーウィンフィンチのくちばしがさまざまな環境の変化によって受ける変化に関する数十年にわたる定量的研究を利用して、研究チームは将来くちばしがどのように変化する可能性があるかをモデル化しました。彼らはこの実験の生態学的要因として干ばつを選択しました。干ばつ条件は、より太いくちばしを持つフィンチを選択する傾向があります。このデータを使用して、彼らは将来の干ばつを通じ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。

[関連:キツツキにとって、ビートを落とすことは歌うことと同じかもしれません。]

「本質的に、私たちは未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。

モデルによれば、くちばしが太いほど、鳴き声は遅くなり、周波数の帯域幅は狭くなる。今後干ばつが発生するたびに、くちばしはますます太くなり、鳴き声の速度はさらに遅くなり、帯域幅も狭まると予測される。

研究チームは、この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なものになるかを作成した。その後、ダーウィンの中型地上フィンチの特定の個体群に戻り、その鳴き声を再生した。

「シミュレーションされた歌が干ばつ3回分に相当する変化をしても、フィンチの反応に変化が見られなかったことが分かりました」と、研究の共著者でマサチューセッツ大学アマースト校の博士課程学生、ケイティ・M・シュローダー氏は声明で述べた。「しかし、干ばつが6回分になると、変化が大きくなり、フィンチはほとんど反応しなくなりました。」

研究チームによると、これはくちばしと歌のつながりにより、ガラパゴス諸島で起きた6回の大きな干ばつに応じて、ダーウィン中型地上フィンチのまったく新しい種が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が、生態学的種分化とその妥当性を実証的かつ実験的に確認するものです」とポドス氏は語った。