Bilim insanları 100 yıldan uzun bir süre sonra ilk yeni penguen türünü keşfetti

Antarktika’da yaşayan 1,2 metre boyundaki İmparator penguen, penguen ailesinin en bilinen üyesi olabilir, ancak yalnız değil. Güney Yarımküre’de on yedi farklı penguen türü daha yaşıyor ve bunların çoğu, bilim insanlarının ulaşması ve incelemesi zor olan izole adalarda ikamet ediyor.

Bu uzaklık, bir gentoo penguen türünün bu kadar uzun süre nasıl tanınmadan kaldığını açıklamaya yardımcı olabilir. Kuşlar, Fransızca’da Issızlık Adaları olarak bilinen Kerguelen Adaları’nda, kalıcı olarak yerleşim yeri bulunan herhangi bir kara parçasından yaklaşık 2.000 mil uzakta yaşıyorlar. Şili ve Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’deki araştırmacıların öncülüğünde uluslararası bir ekip, bu popülasyonu ayrı bir tür olarak tanımladı ve bu da 100 yıldan fazla bir süredir adlandırılan ilk yeni penguen türü oldu. Bulgular Communications Biology dergisinde yayınlandı .

DNA, Gentoo penguenlerinin dört farklı türünü ortaya çıkardı.

Genetik kanıtlar, bilim insanlarının bir zamanlar tek ve geniş bir alana yayılmış gentoo penguen türü olarak kabul ettiği canlıların aslında dört ayrı türden oluştuğunu göstermektedir.

Bunlardan biri daha önce resmi olarak hiç tanınmamıştı. Vücut büyüklüğü ve seslendirmelerindeki ince farklılıklar dışında, penguenlerin avcılardan kaçınmasına ve okyanusta avlanmasına yardımcı olan tanıdık beyaz alt kısmı ve siyah sırtıyla diğer gentoo penguenlerine çok benziyor. Ancak genetik olarak açıkça farklıdır. Bilim insanları bu tür organizmaya kriptik tür diyorlar; yani önemli genetik farklılıklara rağmen akraba türlere çok benziyor.

Araştırmacılar ayrıca, daha önce alt tür olarak sınıflandırılan üç gentoo popülasyonunun, tam tür olarak kabul edilebilecek kadar genetik olarak farklı olduğunu belirledi.

Yeni tanımlanan güneydoğu gentoo pengueni ( Pygoscelis kerguelensis ) belirsiz bir gelecekle karşı karşıya kalabilir. Yeni tanımlanan diğer iki tür de, küresel ısınmanın yaşadıkları Antarktika ve subantarktika bölgelerini yeniden şekillendirmesiyle savunmasız hale gelebilir. Şimdi Pygoscelis ellsworthi olarak bilinen güney gentoo pengueni , dört türden yalnızca Antarktika’da yaşayanıdır. İklim tahminleri, nispeten az etkilenebileceğini ve hatta yaşam alanını genişletebileceğini gösteriyor.

Makalenin kıdemli yazarlarından ve Şili’nin Santiago kentindeki Andrés Bello Ulusal Üniversitesi’nde ekosistemler ve çevre profesörü olan Juliana Vianna, “Antarktika’da elbette, gentoo değil, diğer türler de iklim değişikliğinden tehdit altında” dedi. “Ancak gentoo, Antarktika’nın kuzeyinde, Şili, Güney Afrika, Fransa, Hollanda, Avustralya ve Yeni Zelanda da dahil olmak üzere birçok ülke tarafından yönetilen, birbirinden oldukça uzak adalardan oluşan subantarktika bölgesinde en büyük endişe kaynağıdır.”

“İlgili tüm ülkelerdeki koruma kurumlarının bu üç gentoo penguen türünü tanımak ve kurtarmak için uygun önlemleri alması çok önemli,” diye ekledi.

Gentoo penguenleri üzerine bir asırlık tartışma

Gentoo penguenlerinin sınıflandırılması konusundaki uzun süredir devam eden anlaşmazlıkları çözmek için Vianna, UC Berkeley’de bütünleyici biyoloji profesörü olan Rauri Bowie ve Şili Santiago Üniversitesi’nde profesör olan Elie Poulin ile güçlerini birleştirdi. Birlikte, dünyanın dört bir yanından penguen uzmanlarını gentoo popülasyonlarının geniş kapsamlı bir genomik çalışmasına dahil ettiler.

Önceki araştırmacılar altı kadar gentoo alt türü önermişti, ancak evrensel bir fikir birliği yoktu. Yeni çalışma, 10 üreme kolonisinden toplanan 64 penguenin tüm genom dizilimlerinden oluşturulan bir uzlaşmayı temsil ediyor. İlk kez, örnekleme gentoo penguenlerinin neredeyse tüm coğrafi yayılım alanını kapsadı.

Ekip ayrıca renklenme, sesler, üreme programları, beslenme ve beslenme davranışı gibi fiziksel ve davranışsal özellikleri de karşılaştırdı.

UC Berkeley Omurgalı Zooloji Müzesi’nde küratör olan Bowie, “Muhtemelen taksonomisi en çok tartışılan penguen türü, gentoo penguenidir” dedi. “100 yılı aşkın süredir kaç tür veya kaç alt tür olduğu tartışmalı bir konu olmuştur. Bu makale, en son bütünleyici yaklaşımları kullanarak bu soruyu ele almaya çalışıyor.”

Penguenler Güney Yarımküreye Nasıl Yayıldı?

Bowie ve Vianna, penguenlerin nasıl evrimleştiğini ve çeşitlendiğini incelemek için neredeyse on yıl harcadılar. 2019’da, penguenlerin yaklaşık 22 milyon yıl önce Avustralya ve Yeni Zelanda yakınlarında ortaya çıktığını gösteren bir araştırma yayınladılar.

İmparator ve Kral penguenler daha sonra diğer soylardan ayrıldı; İmparator penguenler Antarktika ile, Kral penguenler ise subantarktika ile ilişkilendirildi. Yaklaşık 12 milyon yıl önce, kutup çevresi akıntısının gelişmesi, diğer penguen gruplarının subantarktika boyunca yayılmasına, sonunda uzak adaları ve takımadaları kolonize etmesine ve Afrika ve Güney Amerika’ya kadar kuzeye ulaşmasına yardımcı oldu.

Gentoo penguenlerinin akrabalarının çoğuna göre önemli bir avantajı vardır: esnek beslenme alışkanlıkları vardır. Tek bir av türüne aşırı derecede bağımlı olmak yerine, su altında yakalayabildikleri hemen hemen her şeyi tüketirler.

Kril popülasyonlarının azalmasıyla birlikte bu esneklik giderek daha önemli hale geliyor. İmparator penguenleri ve Adélie penguenleri de dahil olmak üzere daha dar bir beslenme alışkanlığına sahip penguenlerin sayısı bazı bölgelerde azalıyor. Buna karşılık, Antarktika Yarımadası’nda onlarla birlikte yaşayan Gentoo penguenlerinin sayısı artıyor.

Esnek bir beslenme düzeni türleşmeyi tetikledi.

İronik bir şekilde, gentoo kedisinin geniş beslenme yelpazesi, günümüzde tanınan farklı türlerin oluşmasına da yardımcı olmuş olabilir.

Gentoo papağanları balık, kril, kalamar ve mürekkep balığı da dahil olmak üzere çok çeşitli avlarla beslenebildikleri için, yiyecek aramak için üreme kolonilerinden çok uzaklara gitmelerine gerek yoktur. Ayrıca, her yıl aynı yuvalama alanlarına geri dönme eğilimindedirler.

Uzun zaman dilimleri boyunca, izole adalardaki popülasyonlar yerel çevrelerine giderek daha fazla uyum sağladı. Bu davranışsal ve ekolojik farklılıklar, genomları boyunca doğal seçilim tarafından kademeli olarak pekiştirildi.

Araştırmacılar, dört gentoo türünün son 300.000 ila 500.000 yıl içinde birbirinden ayrıldığını tahmin ediyor. Coğrafi izolasyon, Güney Okyanusu’nda su sıcaklığı ve tuzluluğunun keskin bir şekilde değiştiği önemli bir sınır olan Antarktika Kutup Cephesi ile birlikte büyük rol oynadı. Bu sınır aynı zamanda deniz hayvanlarının hareketini de kısıtlayabilir.

Kutup cephesinin kuzeyinde, suların daha sıcak ve tuzlu olduğu bölgelerde, Crozet, Marion ve Macquarie adalarında bulunan doğu soyu olan Pygoscelis taeniata yaşar. Kuzey soyu olan Pygoscelis papua ise Güney Amerika’daki Falkland/Malvinas ve Martillo adalarıyla sınırlıdır.

Yeni tanımlanan güneydoğu soyu olan Pygoscelis kerguelensis , Kutup Cephesi yakınlarında yaşamaktadır. Bu nispeten küçük popülasyon, Kerguelen Adası’nda ve muhtemelen yakınlardaki Heard Adası’nda evrimleşmiştir.

Daha güneyde, en kalabalık soy olan Pygoscelis ellsworthi bulunur . Bu tür, Antarktika Yarımadası’nda, Antarktika kıyı şeridinde ve Güney Georgia Adası’nda yaşamaktadır.

Penguen Genomları Yerel Adaptasyonları Ortaya Koyuyor

Genomik analiz, makalenin ilk yazarı olan Şili Üniversitesi yüksek lisans öğrencisi Daly Noll tarafından yürütüldü. Daha önceki çalışmalara kıyasla, araştırmacılar genomun çok daha geniş bir bölümünü incelediler ve tek nükleotid polimorfizmleri (SNP’ler) olarak adlandırılan binlerce genetik farklılığı analiz ettiler.

Bu veriler, her bir gentoo türünün kendi özel ortamına nasıl uyum sağladığını ortaya koydu.

Antarktika’da yaşamını sürdüren güney gentoo kuşu, aşırı kutup koşullarında yaşamaya bağlı genetik değişiklikler taşıyor. Araştırmacılar, ısı üretimi, yağ ve lipid depolama ve ışık algısıyla bağlantılı daha fazla sayıda gen buldu. Işık algısıyla ilgili değişiklikler, kuşların gün ışığındaki dramatik mevsimsel değişimlerle ve buzdan yansıyan yoğun ışıkla başa çıkmalarına yardımcı olabilir.

Doğu gentoo kuşu ise, aksine, verimli karbonhidrat metabolizması ve daha güçlü dalış performansı ile ilişkili daha fazla gene sahiptir. Bunlar arasında oksijen taşınması ve kullanımı, kan damarı oluşumu, mitokondriyal aktivite ve akciğer gelişimi ile ilgili genler bulunur. Bu özellikler birlikte, kuşların nispeten düşük biyolojik verimliliğe sahip okyanuslarda avlanırken su altında daha uzun süre kalmalarını sağlayabilir.

Güney Amerika’nın kuzey gentoo balığı farklı bir desen gösterdi. Genomu, sindirim, kalp kasılması ve kas uyarımıyla ilgili genler açısından zenginleşmişti. Araştırmacılar, bu değişikliklerin uzun süreli su altı beslenmesi için gerekli olan sürekli fiziksel aktiviteyi destekleyebileceğini söylüyor.

İklim Değişikliği Ada Penguenlerini Mahsur Bırakabilir

Ekip ayrıca, 2050 yılında uygun gentoo yaşam alanının nerede olabileceğini tahmin etmek için iklim modelleri kullandı.

Orta düzeyde bir iklim değişikliği senaryosunda, adalarda yaşayan subantarktika türleri, şu anda yaşadıkları tüm adalarda uygun yaşam alanlarını kaybedebilir. Birçok durumda, uygun bir alternatif yaşam alanı sunan yakındaki ada sayısı az veya hiç olmayacaktır.

Antarktika gentoo pengueninin durumu ise çok farklı olabilir. Koşullar değiştikçe, yaşam alanının kıtanın daha iç kesimlerine doğru genişlemesi bekleniyor. Aynı zamanda, deniz buzunun kaybolması ve buz altında büyüyen kril popülasyonlarının etkilenmesiyle birlikte İmparator, Adélie ve çene bantlı penguenlerin sayısının azalması öngörülüyor.

Vianna, iklim değişikliğinin Antarktika dışında penguenlerin karşı karşıya kaldığı tek tehlike olmadığını belirtti. Isınan okyanuslar, yaşam alanlarının tahribatı, fareler ve köpekler tarafından avlanma, ticari balıkçılıkla rekabet ve balık ağlarına yanlışlıkla takılma da birçok popülasyonu tehdit ediyor.

“İklim değişikliği açısından, popülasyon büyüklükleri gerçekten düşük olan ada türleri, subantarktika gentoo penguenleriyle karşılaştırılabilir,” dedi. “Galapagos ve diğer ada penguen türleri, bu adalara özgü oldukları için, çevrelerinde bir değişiklik olduğunda gidecek bir yer bulamayacaklar. Bu adalar çok izole ve bu penguenler başka bir bölgeyi kolonize etmek için kolayca adapte olamıyorlar.”

Genomik Bilimi Penguenleri Korumaya Yardımcı Olabilir

Bowie, araştırma için derlenen alışılmadık derecede büyük ve çeşitli veri setinin, penguen sınıflandırması sorularının çok ötesinde değerli olabileceğini söyledi.

Vianna halihazırda penguen genomlarını, şu anda dünya genelinde penguen, kuş ve memeli popülasyonlarını etkileyen kuş gribinden kurtulmayla ilişkili genetik farklılıklar açısından inceliyor. Direnç veya savunmasızlıkla bağlantılı genetik özelliklerin belirlenmesi, doğa koruma uzmanlarının hangi popülasyonların en büyük tehlikeyle karşı karşıya olduğunu belirlemelerine yardımcı olabilir.

Bowie, “Tüm genom dizilemesi, adaptasyona sadece şeylerin nasıl çeşitlendiği perspektifinden bakma yeteneğimizi dönüştürmekle kalmadı, aynı zamanda gerçekten önemli bir koruma değeri de taşıyor,” dedi.

Bowie ve Vianna’ya ek olarak, çalışmaya Avustralya, İspanya, Venezuela, Güney Afrika, Birleşik Krallık, Fransa, Arjantin, Monako ve Brezilya’dan biyologlar da dahil oldu. Makalenin ilk yazarı ise Şili’nin Santiago kentindeki Üniversitesi’nden Daly Noll’dur.