У блестящего колибри с розовым горлом, Heliodoxa gularis, неудивительно, что горло блестяще-розовое. Как и его двоюродный брат, блестящий колибри с рыжими перепонками, Heliodoxa branickii. Когда ученые нашли колибри Heliodoxa с блестящим золотым горлом, они подумали, что, возможно, открыли новый вид. Однако ДНК показала другую историю: золотогорлая птица была никогда ранее не задокументированным гибридом двух видов с розовым горлом.

Джон Бейтс, старший автор нового исследования в журнале Открытая наука Королевского общества сообщая о гибриде, впервые столкнулся с необычной птицей во время полевых исследований в перуанском национальном парке Кордильера Азул, который защищает внешний хребет на восточных склонах Анд. Поскольку этот район изолирован, было бы разумно создать там генетически обособленную популяцию. «Я посмотрел на птицу и сказал себе: «Эта вещь не похожа ни на что другое». Моей первой мыслью было, что это новый вид», — говорит Бейтс, куратор птиц в Чикагском музее Филда.

Однако когда Бейтс и его коллеги собрали больше данных об образце в Притцкеровской ДНК-лаборатории Полевого музея, результаты удивили всех. «Мы думали, что он будет генетически отличным, но по некоторым маркерам он совпал с Heliodoxa branickii, одним из розовых колибри из этого района Перу», — говорит Бейтс. Если бы это был H. branickii, для птицы не имело бы смысла иметь золотые перья на горле; в семействе колибри представители одного и того же вида редко имеют резко различающийся цвет горла.

Первоначальный цикл секвенирования ДНК рассматривал митохондриальную ДНК, тип генетического материала, который передается только через мать. Эта митохондриальная ДНК дала четкий результат, соответствующий H. branickii; Затем исследователи проанализировали ядерную ДНК птицы, которая включает вклад обоих родителей. На этот раз ДНК показала сходство как с H. branickii, так и с его двоюродным братом H. gularis. Однако это были не наполовину branickii и наполовину gularis — один из его предков, должно быть, был наполовину, а затем более поздние поколения скрещивались с большим количеством Branicii птиц.

Оставался вопрос, как два вида птиц с розовым горлом могли произвести гибрид с нерозовым горлом. Первый автор исследования, старший научный сотрудник Полевого музея Чад Элиасон, говорит, что ответ кроется в сложных способах определения цвета радужных перьев.

«Это немного похоже на приготовление пищи: если вы смешаете соль и воду, вы как бы знаете, что получится, но смешивание двух сложных рецептов вместе может дать более непредсказуемые результаты», — говорит Элиасон. «Этот гибрид представляет собой смесь двух сложных рецептов пера двух его родительских видов».

Перья получают свой основной цвет от пигмента, такого как меланин (черный) и каротиноиды (красный и желтый). Но структура клеток перьев и то, как от них отражается свет, также могут создавать нечто, называемое структурным цветом. Меняющая цвет радужность является результатом структурной окраски.

Исследователи использовали электронный микроскоп, чтобы изучить структуру перьев горла на субклеточном уровне, и аналитическую технику, называемую спектроскопией, чтобы измерить, как свет отражается от перьев, создавая разные цвета. Они обнаружили тонкие различия в происхождении цветов родителей, что объясняет, почему их гибридное потомство давало совершенно другой цвет.

«Существует несколько способов сделать пурпурный цвет с переливом, — говорит Элиасон. «Каждый из родительских видов имеет свой собственный способ получения пурпурного цвета, поэтому, я думаю, вы можете получить такой нелинейный или удивительный результат, когда смешиваете эти два рецепта для получения цвета перьев».

Хотя это исследование помогает объяснить странную окраску одной необычной птицы, исследователи говорят, что оно открывает двери для новых вопросов о гибридизации.

Отдельные виды обычно определяются как линии, которые генетически различны и не скрещиваются друг с другом; гибриды нарушают это правило. Иногда гибриды необычны и бесплодны, как мулы; в других случаях гибриды могут образовывать новые виды. Неясно, насколько распространены гибриды колибри, подобные описанному в этом исследовании, но исследователи предполагают, что гибриды, подобные этому, могут способствовать разнообразию структурных цветов, встречающихся в генеалогическом древе колибри.

«Основываясь на скорости изменения цвета, наблюдаемой у колибри, мы подсчитали, что для того, чтобы этот резкий розово-золотой цвет изменился у одного вида, потребуется 6–10 миллионов лет», — говорит Элиасон.

Соавтор Марк Хаубер из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне добавляет, что «это исследование дает нам представление о наноструктурной основе эволюционных изменений цвета».