Därför har vissa Darwinfinkar gula näbbar

Karotenoider bidrar till den enorma färgvariationen hos fåglar och är byggstenen för färgerna rött, gult och orange. I en studie publicerad i Current Biology har forskare från Uppsala universitet och Princeton University avslöjat den genetiska orsaken till varför vissa Darwinfinkar har gul näbb när de är unga.

Fåglar kan inte själva producera karotenoider utan får i sig dem via mat som insekter och växter som innehåller karotenoider. Faktum är att en stor del av färgvariationerna i näbb-, ben- och fjädrar som kan observeras bland fågelarter beror på just karotenoider. Det är inte lätt att avgöra vilka gener som förklarar skillnader i färgteckning mellan arter genom att bara jämföra den genetiska koden eftersom det finns miljontals skillnader i dna-sekvensen och det ör oklart vilka som påverkar karotenoidpigmenteringen. Men om färgvariationen finns inom arten kan modern genanalys användas för att kartlägga med hög precision de specifika mutationer som förklarar en viss egenskap.

Forskarna i denna studie har nu utnyttjat en sådan möjlighet genom att undersöka Darwinfinkar på Galapagos. Hos flera arter har ungarna antingen gul näbb (med karotenoider) eller rosa näbb (saknar karotenoider). Det ovanliga är att de här färgvarianterna, bara kan ses innan ungarna lämnar boet. Fullvuxna Darwinfinkar har oftast helt svarta näbbar på grund av inlagrat melanin.

– Vi sekvenserade hela arvsmassan hos hundratals fåglar med gula och rosa näbbar och fann att den enda unika skillnaden mellan dessa grupper var en förändring i ett enda baspar i genen BCO2 som kodar för enzymet betakaroten oxygenas 2. Det är en gen som bryter ned en viss typ av karotenoider. Hos finkar som har den här mutationen är uttrycket av denna gen i näbben nedreglerat, vilket leder till att det gula karotenoidpigmentet ansamlas i näbben, säger Erik Enbody som utförde analysen under sin tid som postdoktor vid Uppsala universitet.

– Vi har tidigare upptäckt hur stor betydelse BCO2 har för att kontrollera karotenoidpigmentering hos ryggradsdjur när vi kunde visa att tamkycklingar med gula ben inte uttrycker detta enzym i huden på grund av en regulatorisk mutation i BCO2. Sedan dess har det blivit uppenbart att BCO2 är en den viktigaste genen för variation i karotenoidpigmentering hos ryggradsdjur, vilket vår nya studie visar, säger Leif Andersson vid Uppsala universitet.

Mutationens ursprung

Att mutationen finns hos olika arter av Darwinfinkar på Galapagosöarna gjorde det möjligt för forskarna att spåra dess ursprung till för cirka 500 000 år sedan. Det innebär att den fanns redan innan många av dagens Darwinfinkarter uppstod. Via prover som samlats in av Peter och Rosemary Grant vid Princeton University kunde forskarna använda mutationen för att studera hur näbbfärgen hos några av arterna på en liten ö i Galapagos varierat under 40 års tid.

– Vi fann att näbbfärgen hos kaktusfinken varierar med tillgången på kaktusar på ön. Eftersom karotenoider finns i pollen och nektar i opuntiakaktusens blommor som kaktusfinkarna äter, kan de påverka hur vanlig den gula näbbfärgen är hos ungarna. Vi har kunnat se att häckningen ofta är mer framgångsrik hos de som bär genvarianten för gul näbbfärg, berättar Peter och Rosemary Grant.

–  Karotenoider förekommer allmänt i fjädrarna och huden och bidrar till den enorma variation av färger som kan ses hos fåglar. Variationen inom arter kan ge viktiga ledtrådar till hur skillnader mellan arter utvecklas, och dessa fynd hos Darwinfinkar tyder på att den selektiva fördelen med närvaro/frånvaro av karotenoidpigmentering kan hänga samman med kosten, säger Leif Andersson.

Åsa Malmberg