دانشمندان اولین گونه پنگوئن جدید را پس از بیش از 100 سال کشف کردند

پنگوئن امپراتور با قد چهار فوتی قطب جنوب ممکن است شناخته شده ترین عضو خانواده پنگوئن ها باشد، اما تنها نیست. هفده گونه پنگوئن دیگر در نیمکره جنوبی زندگی می کنند و بسیاری از آنها در جزایر جدا شده ای زندگی می کنند که دسترسی و مطالعه برای دانشمندان دشوار است.

این دوری ممکن است به توضیح اینکه چگونه یک گونه کامل از پنگوئن جنتو برای مدت طولانی از شناسایی فرار کرده است کمک کند. این پرندگان در جزایر کرگولن زندگی می‌کنند که در فرانسه به جزایر ویران (Desolation Islands) معروف است، تقریبا 2000 مایل از هر خشکی دائما مسکونی. یک تیم بین المللی به سرپرستی محققان در شیلی و دانشگاه کالیفرنیا در برکلی اکنون جمعیت را به عنوان یک گونه متمایز شناسایی کرده است و آن را به اولین گونه جدید پنگوئن تبدیل کرده است که در بیش از 100 سال گذشته نامگذاری شده است. این یافته ها در Communications Biology منتشر شد.

شواهد ژنتیکی نشان می دهد که دانشمندان زمانی آن را به عنوان یک گونه پنگوئن جنتو که به طور گسترده توزیع شده بود، در واقع از چهار گونه مجزا تشکیل شده است.

یکی از آنها هرگز به طور رسمی به رسمیت شناخته نشده بود. جدای از تفاوت‌های ظریف در اندازه بدن و صدا، شباهت زیادی به جنتوها دارد، با قسمت زیرین سفید و پشت سیاه آشنا که به پنگوئن‌ها کمک می‌کند از شکارچیان دوری کنند و طعمه را در اقیانوس شکار کنند. اما از نظر ژنتیکی به وضوح متمایز است. دانشمندان این نوع ارگانیسم را گونه ای مرموز می نامند، به این معنی که با وجود تفاوت های ژنتیکی قابل توجه، بسیار شبیه به گونه های مرتبط به نظر می رسد.

محققان همچنین تعیین کردند که سه جمعیت جنتو که قبلا به عنوان زیرگونه طبقه بندی شده بودند، از نظر ژنتیکی به اندازه کافی متفاوت هستند تا به عنوان گونه کامل شناخته شوند.

پنگوئن جنتوی جنوب شرقی تازه شناسایی شده، Pygoscelis kerguelensis، ممکن است با آینده نامشخصی روبرو شود. دو گونه از گونه‌های دیگر که به تازگی تعریف شده‌اند نیز می‌توانند آسیب‌پذیر باشند زیرا گرمایش جهانی باعث تغییر شکل مناطق قطب جنوب و زیر قطب جنوب محل زندگی آنها می‌شود. جنتوی جنوبی، که اکنون به نام Pygoscelis ellsworthi شناخته می شود، تنها یکی از چهار منطقه ای است که در قطب جنوب زندگی می کند. پیش بینی های اقلیمی نشان می دهد که ممکن است نسبتا کمی تحت تأثیر قرار گیرد و حتی می تواند دامنه خود را افزایش دهد.

جولیانا ویانا، یکی از نویسندگان ارشد مقاله و استاد اکوسیستم و محیط زیست در دانشگاه ملی آندرس بلو در سانتیاگو، شیلی، می‌گوید: «البته در قطب جنوب، گونه‌های دیگر، نه جنتو، تحت تهدید تغییرات آب و هوایی هستند. اما جنتو بیشترین نگرانی را در منطقه زیر قطب جنوب دارد، منطقه ای از جزایر جدا شده در شمال قطب جنوب که توسط کشورهای متعددی از جمله شیلی، آفریقای جنوبی، فرانسه، هلند، استرالیا و نیوزیلند اداره می شود.

او افزود: «بسیار مهم است که مؤسسات حفاظت در همه کشورهای مختلف درگیر، شناسایی و اقدامات مناسب برای نجات این سه گونه پنگوئن جنتو انجام دهند».

برای حل و فصل اختلافات طولانی مدت بر سر طبقه بندی جنتو، ویانا با نویسندگان ارشد رائوری بووی، استاد زیست شناسی یکپارچه در دانشگاه کالیفرنیا برکلی، و الی پولین، استاد دانشگاه شیلی در سانتیاگو، به نیروهای خود پیوست. آنها با هم متخصصان پنگوئن‌ها را از سرتاسر جهان وارد مطالعه ژنومی گسترده‌ای روی جمعیت‌های جنتو کردند.

محققین قبلی شش زیرگونه جنتو را پیشنهاد کرده بودند، اما توافق جهانی وجود نداشت. کار جدید نشان‌دهنده توافقی است که از توالی‌های کل ژنوم 64 پنگوئن جمع‌آوری شده از 10 کلونی در حال تولید مثل ایجاد شده است. برای اولین بار، نمونه برداری تقریبا کل محدوده جغرافیایی پنگوئن های جنتو را پوشش داد.

این تیم همچنین ویژگی‌های فیزیکی و رفتاری، از جمله رنگ‌آمیزی، تماس‌ها، برنامه‌های پرورش، رژیم غذایی و رفتار تغذیه را مقایسه کردند.

بووی، متصدی موزه جانورشناسی مهره‌داران دانشگاه کالیفرنیا برکلی، می‌گوید: «احتمالا هیچ گونه‌ای از پنگوئن وجود ندارد که در آن طبقه‌بندی بیشتر از پنگوئن جنتو مورد بحث قرار گرفته باشد». بیش از 100 سال است که در مورد اینکه چند گونه یا چند زیرگونه وجود دارد بحث برانگیز بوده است.

چگونه پنگوئن ها در نیمکره جنوبی پخش می شوند

بووی و ویانا نزدیک به یک دهه را صرف مطالعه چگونگی تکامل و تنوع پنگوئن ها کرده اند. در سال 2019، آنها تحقیقاتی را منتشر کردند که نشان می‌دهد پنگوئن‌ها تقریبا 22 میلیون سال پیش در نزدیکی استرالیا و نیوزیلند منشا گرفته‌اند.

پنگوئن‌های امپراطور و شاه بعدا از دودمان دیگر جدا شدند و امپراتورها با قطب جنوب و پادشاهان با زیر قطب جنوب مرتبط شدند. حدود 12 میلیون سال پیش، توسعه جریان دور قطبی به دیگر گروه‌های پنگوئن کمک کرد تا در زیر قطب جنوب گسترش یابند و در نهایت جزایر و مجمع‌الجزایر دورافتاده را مستعمره کردند و تا شمال آفریقا و آمریکای جنوبی رسیدند.

پنگوئن های جنتو یک مزیت مهم نسبت به بسیاری از خویشاوندان خود دارند: آنها خواران انعطاف پذیری هستند. آنها به جای اینکه به شدت به یک نوع طعمه تکیه کنند، تقریبا هر چیزی را که در زیر آب می توانند شکار کنند، مصرف می کنند.

این انعطاف پذیری با کاهش جمعیت کریل اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. تعداد پنگوئن ها با رژیم غذایی محدودتر، از جمله امپراتورها و آدلی ها، در برخی مناطق در حال کاهش است. در مقابل، جنتوهایی که در کنار آنها در شبه جزیره قطب جنوب زندگی می کنند، در حال افزایش هستند.

از قضا، رژیم غذایی گسترده جنتو نیز ممکن است به ایجاد گونه های متمایز شناخته شده امروزی کمک کرده باشد.

از آنجایی که جنتوها می‌توانند از طعمه‌های متنوعی از جمله ماهی، کریل، ماهی مرکب و کوت‌ماهی تغذیه کنند، برای جستجوی غذا نیازی به سفر به دور از کلنی‌های تولید مثل خود ندارند. آنها همچنین تمایل دارند سال به سال به همان مکان های لانه سازی بازگردند.

در طول دوره های طولانی، جمعیت در جزایر منزوی به طور فزاینده ای با محیط های محلی خود سازگار شدند. این تفاوت های رفتاری و زیست محیطی به تدریج توسط انتخاب طبیعی در ژنوم آنها تقویت شد.

محققان تخمین می زنند که چهار گونه جنتو در طول 300000 تا 500000 سال گذشته از هم جدا شده اند. انزوای جغرافیایی نقش مهمی را ایفا کرد، همراه با جبهه قطبی قطب جنوب، یک مرز اصلی در اقیانوس جنوبی که در آن دمای آب و شوری به شدت تغییر می کند. این مرز همچنین می تواند حرکت حیوانات دریایی را محدود کند.

در شمال جبهه قطبی، جایی که آب‌ها گرم‌تر و شورتر هستند، دودمان شرقی Pygoscelis taeniata که در جزایر Crozet، Marion و Macquarie یافت می‌شود، زندگی می‌کند. تبار شمالی، Pygoscelis papua، محدود به جزایر فالکلند/مالویناس و مارتیلو در آمریکای جنوبی است.

دودمان جنوب شرقی تازه توصیف شده، Pygoscelis kerguelensis، در نزدیکی جبهه قطبی زندگی می کند. این جمعیت نسبتا کوچک در جزیره کرگولن و احتمالا جزیره هرد در نزدیکی آن تکامل یافته است.

در جنوب دورتر، پرشمارترین دودمان، Pygoscelis ellsworthi قرار دارد. در شبه جزیره قطب جنوب، قطب جنوب ساحلی و جزیره جورجیا جنوبی ساکن است.

آنالیز ژنومی توسط دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه شیلی، دالی نول، اولین نویسنده مقاله، انجام شد. در مقایسه با کارهای قبلی، محققان بخش بسیار گسترده‌تری از ژنوم را بررسی کردند و هزاران تفاوت ژنتیکی به نام پلی‌مورفیسم‌های تک نوکلئوتیدی (SNPs) را تجزیه و تحلیل کردند.

این داده ها نشان داد که هر گونه جنتو چگونه با محیط خاص خود سازگار شده است.

جنتوی جنوبی، که در قطب جنوب رشد می کند، حامل تغییرات ژنتیکی مرتبط با زندگی در شرایط قطبی شدید است. محققان دریافتند تعداد بیشتری از ژن‌ها با تولید گرما، ذخیره چربی و لیپید و درک نور مرتبط هستند. تغییرات مربوط به درک نور ممکن است به پرندگان کمک کند تا با تغییرات فصلی چشمگیر در نور روز و انعکاس شدید نور از یخ مقابله کنند.

در مقابل، جنتوی شرقی دارای ژن‌های بیشتری است که با متابولیسم کربوهیدرات کارآمد و عملکرد غواصی قوی‌تر مرتبط هستند. اینها شامل ژن های دخیل در حمل و نقل و استفاده از اکسیژن، تشکیل رگ های خونی، فعالیت میتوکندری و رشد ریه است. این ویژگی‌ها در کنار هم به پرندگان اجازه می‌دهند در هنگام جستجوی غذا در اقیانوس‌ها با بهره‌وری بیولوژیکی نسبتا پایین، مدت بیشتری زیر آب بمانند.

جنتوی شمالی آمریکای جنوبی الگوی متفاوتی را نشان داد. ژنوم آن با ژن های دخیل در هضم، انقباض قلب و تحریک عضلات غنی شده بود. محققان می گویند این تغییرات ممکن است از فعالیت بدنی پایدار مورد نیاز برای تغذیه طولانی مدت در زیر آب حمایت کند.

تغییرات اقلیمی می‌تواند پنگوئن‌های جزیره را سرگردان کند

این تیم همچنین از مدل‌های آب و هوایی برای تخمین محل زیستگاه مناسب جنتو در سال 2050 استفاده کرد.

تحت یک سناریوی تغییرات آب و هوایی معتدل، گونه های زیر قطب جنوب ساکن جزیره می توانند زیستگاه مناسب خود را در تمام جزایری که در حال حاضر در آن زندگی می کنند از دست بدهند. در بسیاری از موارد، جزایر کمی وجود دارد یا هیچ جزیره ای وجود ندارد که یک زیستگاه جایگزین مناسب را ارائه دهد.

جنتوی قطب جنوب ممکن است بسیار متفاوت باشد. پیش بینی می شود که با تغییر شرایط، محدوده مناسب آن در قاره گسترش یابد. در همان زمان، انتظار می‌رود که پنگوئن‌های امپراتور، آدلی و چانه‌ای با ناپدید شدن یخ‌های دریا و جمعیت‌های کریل که در زیر یخ رشد می‌کنند، کاهش پیدا کنند.

ویانا خاطرنشان کرد که تغییرات آب و هوایی تنها خطری نیست که پنگوئن ها در خارج از قطب جنوب با آن روبرو هستند. گرم شدن اقیانوس ها، تخریب زیستگاه، شکار موش ها و سگ ها، رقابت با ماهیگیری های تجاری و گرفتن تصادفی در تورهای ماهیگیری نیز بسیاری از جمعیت ها را تهدید می کند.

او گفت: «از نظر تغییرات آب و هوایی، گونه‌های جزیره‌ای که جمعیت واقعا کمی دارند را می‌توان با پنگوئن‌های جنتوی زیر قطب جنوب مقایسه کرد. گالاپاگوس و دیگر گونه‌های پنگوئن جزیره‌ای، چون بومی این جزایر هستند، پس از تغییر در محیط خود جایی برای رفتن پیدا نمی‌کنند.

بووی گفت که مجموعه داده‌های غیرمعمول بزرگ و متنوعی که برای این تحقیق جمع‌آوری شده است می‌تواند بسیار فراتر از پرسش‌های مربوط به طبقه‌بندی پنگوئن‌ها ارزشمند باشد.

ویانا در حال حاضر در حال بررسی ژنوم پنگوئن ها برای تفاوت های ژنتیکی مرتبط با بقای آنفولانزای مرغی است، بیماری که در حال حاضر جمعیت پنگوئن ها، پرندگان و پستانداران را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می دهد. شناسایی ویژگی‌های ژنتیکی مرتبط با مقاومت یا آسیب‌پذیری می‌تواند به حافظان محیط زیست کمک کند تا مشخص کنند کدام جمعیت با بیشترین خطر روبرو هستند.

بووی گفت: "توالی یابی کل ژنوم توانایی ما را برای نگاه کردن به انطباق از منظر چگونگی تنوع چیزها تغییر داده است، بلکه ارزش حفاظتی واقعا مهمی دارد."

علاوه بر بووی و ویانا، این مطالعه شامل زیست شناسانی از استرالیا، اسپانیا، ونزوئلا، آفریقای جنوبی، بریتانیا، فرانسه، آرژانتین، موناکو و برزیل است. دالی نول از دانشگاه شیلی در سانتیاگو اولین نویسنده مقاله است.

مواد ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا - برکلی. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.

مطالعه جدید تغییر عمده ای را در پس افزایش تشخیص ADHD و اوتیسم نشان می دهد

درمان جدید کلسترول "بد" را برای یک سال کامل به نصف کاهش می دهد

اخترشناسان انتظار جهان های کوچک بیشتری را در ورای نپتون داشتند - وب چیز دیگری پیدا کرد

دانشمندان ترکیب جدیدی را کشف کردند که چربی را بدون از بین بردن اشتها می سوزاند