מדוע ציפורים טרופיות כל כך צבעוניות? מחקר חדש שופך אור

עץ משפחה הכולל 9,409 ציפורים מִין אפשרה למדענים לגלות מדוע האזורים הטרופיים מארחים מגוון כה מגוון של ציפורים צבעוניות וכיצד הצבעים התוססים הללו התפתחו והתפזרו עם הזמן.

לוח הצבעים של הציפורים הנראות מהחלון שלך משתנה בהתאם למיקומך. באזורים הרחוקים מקו המשווה, ציפורים מפגינות בדרך כלל צבעים אפרוחים, בעוד שבקרוב יותר לאזור הטרופי, סביר להניח שתבחין במגוון גדול יותר של נוצות צבעוניות. מדענים הסתקרנו משפע הציפורים בצבעים מבריקים באזורים הטרופיים בהשוואה לאזורים אחרים. הם גם הטילו ספק במקורן של הציפורים התוססות הללו, והרהרו האם הנוצות הצבעוניות התפתחו באזורים הטרופיים או שלציפורים אלו היו אבות קדמונים צבעוניים שהיגרו לאזור ממקום אחר.

במחקר חדש שפורסם בכתב העת טבע אקולוגיה ואבולוציה, מדענים בנו מסד נתונים של 9,409 ציפורים כדי לחקור את התפשטות הצבע על פני הגלובוס. הם גילו שמקורן של נוצות ססגוניות וססגוניות 415 פעמים על פני עץ החיים של הציפורים, וברוב המקרים, התעוררו מחוץ לאזור הטרופי – ושלאב הקדמון של כל הציפורים המודרניות היו כנראה גם נוצות ססגוניות.

מנגנוני צביעה ושיטות לימוד

"במשך עשרות שנים, למדענים הייתה ההשערה הזו שיש מינים בהירים יותר או צבעוניים יותר של ציפורים באזורים הטרופיים", אומר צ'אד אליאסון, מדען מחקר במוזיאון פילד בשיקגו והמחבר הראשי של המאמר. "רצינו למצוא את המנגנון שיעזור לנו להבין את המגמות האלה – איך הצבעים הבהירים האלה הגיעו לשם וכיצד הם התפשטו על פני אילן היוחסין של הציפורים לאורך זמן."

ישנן שתי דרכים עיקריות להפקת צבע בבעלי חיים: פיגמנטים ומבנים. תאים מייצרים פיגמנטים כמו מלנין, שאחראי לצבע שחור וחום. בינתיים, צבע מבני נובע מהאופן שבו האור מקפיץ סידורים שונים של מבני תאים. Iriescence, שימר הקשת המשתנה בהתאם לאופן שבו האור פוגע באובייקט, הוא דוגמה לצבע מבני.

ציפורים טרופיות מקבלים את הצבעים שלהם משילוב של פיגמנטים מבריקים וצבע מבני. עבודתו של אליסון מתמקדת בצבע מבני, אז הוא רצה לחקור את האלמנט הזה של צבע ציפורים טרופיות. הוא ועמיתיו סרקו תצלומים, סרטונים ואפילו איורים מדעיים של 9,409 מיני ציפורים – הרוב המכריע של 10,000 מיני העופות החיים הידועים למדע. החוקרים עקבו אחר המינים שיש להם נוצות ססגוניות, והיכן נמצאות הציפורים הללו.

לאחר מכן שילבו המדענים את הנתונים שלהם על צבע והפצה של ציפורים עם אילן יוחסין קיים מראש, בהתבסס על DNA, מראה כיצד כל מיני הציפורים הידועים קשורים זה לזה. הם הזינו את המידע למערכת דוגמנות כדי להעריך את המקורות והתפשטות של ססגוניות. "בעיקרון, עשינו הרבה מתמטיקה", אומר אליסון.

תובנות והשלכות אבולוציוניות

בהתחשב כיצד מינים מודרניים קשורים זה לזה והיכן הם נמצאים, ודפוסים כלליים של האופן שבו מינים נוצרים וכיצד תכונות כמו צבעים משתנות לאורך זמן, תוכנת הדוגמנות קבעה את ההסבר הסביר ביותר לצבעי הציפורים שאנו רואים כיום: ציפורים צבעוניות מחוץ לאזור הטרופי הגיעו לעתים קרובות לאזור לפני מיליוני שנים, ואז הסתעפו ליותר ויותר מינים שונים. הדגם גם חשף הפתעה לגבי האב הקדמון של כל הציפורים המודרניות.

לרקע, ציפורים הן קבוצה מיוחדת של דינוזאורים – הציפור המוכרת ביותר, Archeopteryx, חיה לפני 140 מיליון שנה. תת-קבוצת ציפורים בשם Neornithes התפתחה לפני 80 מיליון שנה, וקבוצה זו הפכה לציפורים (והדינוזאורים) היחידות ששרדו את ההכחדה ההמונית לפני 66 מיליון שנה. כל הציפורים המודרניות הן חברים ב-Neornithes. הדגם שהפיק אליסון ועמיתיו מצביע על כך שלאב הקדמון המשותף של כל בני הניאורנית, לפני 80 מיליון שנה, היו נוצות ססגוניות שעדיין נוצצות על פני עץ המשפחה של הציפורים.

"התרגשתי מאוד לגלות שמצב האבות של כל הציפורים הוא ססגוניות", אומר אליסון. "מצאנו עדויות מאובנים של ציפורים ססגוניות ודינוזאורים אחרים עם נוצות בעבר, על ידי בחינת נוצות מאובנים והמבנים שמייצרים פיגמנטים המשתמרים בנוצות הללו. אז אנחנו יודעים שנוצות ססגוניות היו קיימות עוד בארץ קרטיקון– המאובנים האלה עוזרים לתמוך ברעיון מהמודל שלנו שגם האב הקדמון של כל הציפורים המודרניות היה ססגוני".

לגילוי שהניאורניטס הראשון היה כנראה ססגוני עשויה להיות השלכות חשובות על הפלאונטולוגיה. "אנחנו כנראה הולכים למצוא הרבה יותר ססגוניות בתיעוד המאובנים עכשיו שאנחנו יודעים לחפש", אומר אליסון.

בעוד מחקר חדש זה שופך אור על האופן שבו ססגוניות התפשטה באילן היוחסין של הציפורים במהלך מיליוני שנים, נותרו כמה שאלות גדולות. "אנחנו עדיין לא יודעים למה התפתחה ססגוניות מלכתחילה", אומר אליסון. "נוצות ססגוניות יכולות לשמש ציפורים כדי למשוך בני זוג, אבל ססגוניות קשורה גם להיבטים אחרים של חייהם של ציפורים. לדוגמה, סנוניות עצים משנות את צבען כאשר הלחות משתנה, כך שהסגירה יכולה להיות קשורה לסביבה, או שהיא עשויה להיות קשורה למאפיין פיזי אחר של נוצות, כמו עמידות למים. אבל לדעת יותר על איך נוצרו כל כך הרבה ציפורים ססגוניות באזורים הטרופיים עשויה לעזור לנו להבין מדוע התפתחה ססגונית."