foto: Jože Mihelič foto: Peter Legiša Slovenski imeni planinske kavke (levo) in kavke (desno) sta zavajajoči. Vrsti med sabo nista v ožjem sorodstvu. ZAKAJ PLANINSKA KAVKA N! KAVKA? Evolucija, geni in ptičja sistematika Peter Trontelj Pred 150 milijoni let se po jurski savanski pokrajini niso potikali le dinozavri, kakršne smo videli v filmu Jurski park. Nekaj majhnih dinozavrov je svoje luske zamenjalo za perje. V tistem času so opravljali prve poskusne polete. So se jadraje spuščali z dreves na tla ali so poskakovali med tekom in si pri tem pomagali s krili? Tega ne vemo in verjetno tudi nikoli ne bomo zanesljivo vedeli. Nikogar izmed nas takrat ni bilo na terenu. O vedenju takratnih prvih ptic lahko le sklepamo iz njihovih fosilnih okostij ter iz primerjav s sodobnimi pticami. Vprašanje, kako so se ptice naučile leteti, je resda zanimivo, a odgovor nanj ni prav za vsakdanjo rabo. V evolucijski zgodovini ptic se skrivajo še drugi odgovori. Odgovori na vprašanja, ki ljubiteljskemu ornitologu krojijo vsakdan. Kako to, da so skoraj vsi srebrni galebi, ki smo jih opazovali po Sloveniji, pred nekaj leti postali rumenonogi? Zakaj nam je Terminološka komisija poleg novih slovenskih imen ptic postregla še s celim kupom taksonomskih sprememb v Prilogi IV Imenika ptic zahodne Palearktike (Acrocephalus 20, št. 94/95/96, 1999)? Nekoliko manj vsakodnevna, a še vedno aktualna, so vprašanja o sorodstvenih razmerjih višjih skupin. Le kdo bi si mislil, da andski kondor in z njim vsi jastrebi novega sveta sploh niso ujede, kaj šele jastrebi? letnik 8, Številka 2, junij 2002 ZAKAJ PLANINSKA KAVKA NI KAVKA? Pestrost živega sveta ureja biološka sistematika Odgovore na ta vprašanja, in pravzaprav tudi vprašanja sama, nam daje biološka sistematika. To je veja biologije, ki nam pomaga obvladovati in spoznavati pestrost živega sveta. Naloga biološke sistematike ni lahka, saj je pestrost narave velika. Zaenkrat je sistematikom uspelo opisati okrog 1.4 milijona vrst rastlin, živali, gliv in mikroorganizmov. Nihče ne ve natančno, koliko je še neopisanih. Znanstveniki so si bolj edini o številu zvezd v galaksijah kol o lem, koliko je vrst na Zemlji. Ocene se gibljejo med nekaj milijoni in več deset milijoni. Delež ptičje z. nekaj manj kot 10.000 vrstami dokaj neznaten. Z odkritjem in opisom vrst se glavno delo sistematikov šele začne. Vrste si prizadevajo združiti v skupine in te v pregleden sistem. Tak sistem uporabljamo vsi, ki se kakorkoli ukvarjamo z živim svetom. Potrebujemo ga ne le v biologiji in «mitologiji, temveč tudi v medicini, agronomiji, živinoreji, farmacevtski industriji in še marsikje. Temelje biološki sistematiki je tako s poimenovanjem vrst kot tudi z združevanjem v višje enote postavil švedski naravoslovec Carl Linne v 18. stol. Še danes uporabljamo njegovo dvoimensko poimenovanje vrst, pri katerem znanstveno ime vrste enoznačno zapišemo z. imenom rodu. ki mu pripada in vrstnim pridevkom, ki mu sledi. Domačega A i V?. \ V FilogenetsUo drevo namišljenih vrst A, 8, C, in D. Vrste B, C in D tvorijo naravno skupino, ki vsebuje skupnega prednika z vsemi njegovimi potomci. Skupino smo določili na podlagi okrogle oblike kot skupnega izpeljanega znaka. Znotraj te skupine sta najbliže sorodni vrsti B in C. Ker si delita zadnjega skupnega prednika, jima pravimo sestrski vrsti. Vrsti A in D bi lahko združili na podlagi rdeče barve. Vendar taka skupina ne bi bila naravna, saj seje rdeča barva pojavila neodvisno pri obeh vrstah in ne odseva resničnega sorodstva. vrabca npr. uvrščamo v rod Passer. Z vrstnim pridevkom domesticus natančneje opredelimo vrsto - domači. Popolno znanstveno ime domačega vrabca se torej glasi Passer domesticus. Linne je združeval rodove v višje sistematske enole: redove, razrede in kraljestva. Tudi te se uporablja še danes, le da so kasneje vključili še nekaj drugih enot. npr. družino. Linnejev okvir za urejanja znanja o pestrosti živega sveta je tako preprost in obenem učinkovit, da vse do danes niso našli boljšega. Težave so nastopile, in še vedno nastopajo, drugje. Še vedno ni povsem razjasnjeno osnovno vprašanje, kaj sploh je vrsta. Še leže seje potem odločiti, katere vrste spadajo v isti rod, kateri rodovi v isto družino in tako naprej. Linne je ta vprašanja reševal z odličnim darom opazovanja in smislom za red. a vseeno "po občutku". Želel je postaviti "naravno razvrstitev" organizmov, vendar ni vedel, na čem bi lahko temeljila. Naravna razvrstitev naj bi odražala resnične enote živega sveta. Zato naj ne bi bila odvisna od osebne presoje, temveč le od naše sposobnosti, da le enote odkrijemo. Razvrščanje po sorodnosti, ne po podobnosti Misel, da med vsemi živimi bitji resnično obstajajo enote, ki jih lahko odkrijemo, izvira iz Darvvinovega evolucijskega nauka. Če ima vse življenje na Zemlji enoten izvor, potem so vsi nekdaj in sedaj na Zemlji živeči organizmi med seboj sorodstveno povezani. Nove vrste se porajajo s cepitvijo iz predniške vrste. Vzorec teh cepitev v zemeljski zgodovini je enkraten. Ponazorimo ga lahko v obliki filogenetskega drevesa, na katerem veje predstavljajo evolucijsko pot vrste v času, razvejišča ponazarjajo cepitve vrst, in vrste, ki jih obravnavamo, ležijo na konicah zunanjih vej. V njem lahko poiščemo zaključene naravne enote kot predniško vrsto z vsemi njenimi potomci. Edina mera sorodnosti je bližina skupnega prednika. Najbolj sorodni sta vrsti, ki si delita zadnjega skupnega prednika. Pravimo jima sestrski vrsti. Do sem se zdi delo sistematikov še razmeroma enostavno. Zapleteno postane, ko je treba odkriti vzorec cepitve vrst oziroma njihovo filogenijo, kot tudi pravimo evolucijski zgodovini skupine organizmov. Možnih sorodstvenih odnosov je namreč zelo veliko. Že deset vrst evropskih sokolov (navadna, južna in rdečenoga postovka, mali sokol, škrjančar. sredozemski, južni in arktični sokol ter sokol plenilec in selec) je med seboj lahko povezanih na petintrideset milijonov različnih načinov. A le ena od teh povezav je resnična, saj je evolucijska zgodovina ena sama. Sele pred nekaj desetletij se je v biološki sistematiki uveljavil pogled, daje osnova za združevanje vrst lahko le © (2)' cn 03 >o SVET PTIC 5 revija Druživa z Z opazovanje in proučevanje ptic Slovenije DOPPS ZAKAJ PLANINSKA KAVKA NI KAVKA? four. R. Verovnik foio: Pcier Buclincr Kolibriji (levo) in hudourniki (desno) si na zunaj niso podobni in živijo povsem drugačno življenje. Vseeno veljajo za bližnje sorodnike. njihova sorodnost in nc podobnost. Podobnost oblik in barv jc lahko tudi naključna ali pa je posledica prilagoditev na podobne načine življenja. Sove in ujede si na primer delijo sposobnost plenjenja večjih vretenčarjev. Oboje imajo močne noge z. dolgimi, ostrimi kremplji za grabljenje plena ter ostre, ukrivljene kljune za razkosanje. A zaradi tega sove in ujede niso v ožjem sorodstvu. Takih primerov je še mnogo, pomislimo le še na plavalne kožice mnogih vodnih ptic. Kdo bi zaradi njih združeval galebe in race? Tudi obratno velja: bližnje sorodstvo se lahko skriva za karseda različno pojavo. Hudournike poznamo kot elegantne, dolgokrile zračne akrobatne in hitrostne rekorderje, ki s kratkim, a zelo širokim kljunom lovijo leteče žuželke. Kolibriji so po drugi strani nekakšni dolgokljuni ptičji čmrlji. ki brenčijo ob cvetovih in pijejo nektar. Težko bi si zamišljali bolj različne ptice, in vendar podrobnosti v telesni zgradbi kažejo na sestrski odnos med obema skupinama. Sorodstvene odnose nam lahko razkrijejo le tiste značilnosti (znaki), ki nastopajo pri skupnemu predniku in njegovih potomcih, a jih ni pri drugih vrstah oz. skupinah. Pravimo jim skupni izpeljani znaki. Taka značilnost je pri pticah pevkah zapleteno grajen organ za proizvajanje zvoka, imenovan syrinx. Drug primer je kljun ccvonoscev s cevasto podaljšanimi nosnicami, ki ga imajo viharniki, strakoši in albatrosi. V praksi seje pogosto težko odločiti med skupno izpeljano značilnostjo in tako, ki se je pojavila večkrat neodvisno pri različnih skupinah. Zato skušamo ob podpori računalnika analizirati čim večje število znakov. Četudi so vmes taki. ki ne kažejo pravih sorodstvenih odnosov, bo večina znakov verjetno vseeno ohranila zapis resnične rilogenije. Pomoč v genih Pogosto je nabor uporabnih znakov premajhen za ugotavljanje sorodnosti. To velja za "klasične znake", kot so zunanja in notranja telesna zgradba, vedenje ipd. Z razvojem molekularne biologije v preteklih treh desetletjih jc za uporabo v sistematski biologiji postal dostopen dedni zapis organizmov. V molekulah dednega zapisa vrst in osebkov je deloma shranjena tudi informacija o njihovi evolucijski zgodovini in sorodstvu. Osnovna molekulska zgradba dednega zapisa ali genov je preprosta. Tvori jo dolgo zaporedje štirih osnovnih gradnikov, organskih baz. kijih navadno označujemo s črkami A.C.G in T (za adenin. citozin. gvanin in timin). Majhen odsek gena bi lahko izgledal takole:... ATGTCTG G G CG CG G CA A A... V celoti imenujemo te dolge molekule kar DNK (ali 6 ZAKAJ Pl ANIMSKA KAVKA NI KAVKA? letnik 8, Številka 2, junij 2002 ZAKAJ PLANINSKA KAVKA NI KAVKA? dezoksiribonukleinska kislina). Bolj kol sta si dve vrsti ptic sorodni, manj bo razlik v njunih dednih zapisih. Število in narava teh razlik se lahko obravnava podobno kot druge značilnost, npr. število in oblika letalnih peres. Bistvena prednost DNK pred drugimi znaki je v ogromnem številu njenih gradnikov. Geni skrivajo mnogo več informacije o sorodstvenih odnosih kol klasični znaki. DNK je tudi redkeje podvržena neposrednemu pritisku okolja, zato lahko pričakujemo manj zavajujočih podobnosti, ki so posledica podobnih prilagoditev. Nekdaj zelo drage in zapletene laboratorijske metode za ugotavljanje zaporedij DNK so postale hitre in dostopne mnogim laboratorijem. Zmogljivi računalniki omogočajo filogenetske analize dolgih zaporedij pri velikem številu vrst. Priča smo pravi poplavi novih sistematskih ugotovitev, ki jih je prinesla združitev biološke sistematike, genetike in molekularne biologije. Novi pogledi na sistem ptic Ker so ptice med najbolj priljubljenimi in zanimivimi bitji, ni presenetljivo, da so odigrale pionirsko vlogo tudi pri molekulami sistemaliki. Tako nekateri imenujejo novo združeno panogo. Ob tem moramo vedeti tudi, da so bili sorodstveni odnosi med višjimi skupinami ptic (npr. redovi) skoraj popolna neznanka. V veliki meri so to še vedno. Že v začetku 80-ih let prejšnjega stoletja sta Charles G. Sibley in Jon E. Ahlquist začela ambiciozen projekt. Želela sta postaviti novo sistematsko razvrstitev vseh živečih ptic. Uporabila sla tehniko hibridizacije DNK. pri kateri se neposredno primerja DNK dveh vrst. Rezultat njunega mamutskega projekta je bila znamenita "tapiserija"- filogenelsko drevo, ki jc bilo tako veliko, da se ga ni dalo natisnili v reviji klasičnega formata. "Tapiserija" je prinesla mnogo novih, presenetljivih ugotovitev, podprla pa je tudi nekaj prejšnjih domnev. Nekateri ornitologi ji niso zaupali. Vseeno je služila za osnovo novemu sistemu ptic, ki ga danes široko uporabljajo. Bistvena novost je dosledna delitev ptic na naravne enote. t.j. skupine, ki vsebujejo vse potomce zadnjega skupnega prednika. Delitev vseh živečih ptic se ne začne z redovi (slapniki, ponirki, plojkokljuni. ujede, pevci...), kot smo vajeni iz drugih knjig, pač pa z dvema osnovnima sestrskima skupinama: Eoaves ("stare ptice") in Neoaves ("nove ptice"). Vsaka od obeh se zopet deli na sestrski skupni. Stare ptice vsebujejo nojevce in njihove slabo leteče sorodnike na eni ter "kuro-plojkokljune" (kure, hokojke. plojkokljune) na drugi strani. Na primerljiv način foto: Andrej Bibić loto: Matjiiž Kerček Jastrebi novega sveta (levo; vranji jastreb) in jastrebi starega sveta (desno; beloglavi jastrebi) so do svoje zunanje podobnosti prišli neodvisno drug od drugega, s prilagajanjem na podoben način življenja. SVET PTIC 7 revija Druživa z Z opazovanje in proučevanje ptic Slovenije DOPPS ZAKAJ PLANINSKA KAVKA NI KAVKA? so hierarhično urejene tudi nove ptice, ki vključujejo vse druge živeče družine. Kolikor je tapiserija zbudila spoštovanja in občudovanja, toliko se je pojavilo tudi kritik in dvomov o njej. Preveč je bilo razvejišč v tem drevesu, da bi vsakemu lahko res zaupali. Molekularno sistematske metode so se hitro razvijale in raziskovalcem so kmalu bili na voljo novi. natančnejši in zanesljivejši pristopi. Priljubljena jc postala analiza zaporedij mitohondrijske DNK. Mitohondriji so nekakšne majhne celice znotraj celic. Skrbijo za celično dihanje in s tem za energetsko oskrbo organizmov. Imajo svoj lastni dedni zapis, kije ločen od jedrnega. Iz njega so ptičji sistematiki razbrali mnoge zanimivosti. Ena prvih presenetljivih ugotovitev je bila, da ujede, kot so jih dolgo časa obravnavali, niso naravna skupina. Jastrebi novega sveta (kot so andski kondor, kraljevi in vranji jastreb) niso kaj dosti sorodni ujedam, še manj našim jastrebom (npr. beloglavemu jastrebu). Dosti bliže sorodni so plamencem in štorkljam. Vse navidezne skupne izpeljane znake, kot so oster, kljukast kljun za razkosavanje mrhovine, široka krila termičnih jadralcev ter gol vrat in glava za šarjenje po drobovju, so pridobili neodvisno, kot prilagoditve na hranjenje s trupi i večjih vretenčarjev. V resnici je med jastrebi tostran in onstran Atlantika kar precej razlik, a nanje niso bili posebej pozorni. Jastrebi novega sveta odlično vohajo (najboljše med vsemi pticami) in tako tudi najdejo hrano, medtem ko jastrebi starega sveta mrhovino odkrijejo z vidom. Sorodstveni odnosi med ujedami, kar jih je še ostalo, razkrivajo še eno posebnost: tankokljuna egiptovski jastreb in brkati ser pripadata ločeni skupini mrhovinarjev, ki je morda v bližjem sorodu s sršenarjem. Torej so se mrhovinarji s kljukastimi kljuni v evoluciji ptic pojavili najmanj trikrat. Zaradi našega nepoznavanja evolucijske zgodovine smo jih dosedaj vse dajali v isti. jastrebji koš. Prevara z jastrebi je nemara očitna žc na drugi pogled, česar za veslonožce ne moremo trditi. Njihovi skupni izpeljani znaki se zdijo prepričljivejši. Imajo nenavadno nogo. na kateri so vsi štirje prsti povezani s plavalno kožico, kožno vrečo na grlu in so brez valilne pleše. Sem tradicionalno uvrščamo pelikane, kormorane, strmoglavce, kačjevratnike. burnice in tropikc. Analiza mitohondrijske DNKje pokazala drugače. Enotno, naravno skupino tvorijo le tri družine: kormorani, kačjevratniki in strmoglavci. Druge družine so razpršene med drugimi nepevkami. Najbolj presenetljiv je položaj pelikanov. Njihova sestrska skupina je čevljckljun. nenavadna dolgonoga ptica afriških močvirij, ki so jo imeli za ogromno štorkljo ali čapljo. Za našo vsakdanjo terensko rabo so bolj zanimive ugotovitve iz domačega ptičjega sveta. Primerjava mitohondrijske DNK galebov, ki jih je tako težko ločevati med seboj (glej članek B. Rubiniča Galebi Slovenije v Svetu Ptic 7. št. 4, 2001) nam pojasni, zakaj je tako. Pri nekaterih vrstah, npr. pri sivem, srebrnem in rumenonogem galebu, jc do cepitve prišlo šele pred kratkim. Razlike v mitohondrijski DNK teh vrst so še premajhne, da bi jih lahko nedvoumno ločevali med sabo. Tukaj nam, izjemoma, zunanji izgled ptice pove več kot njeni geni. Sedaj nam ne bo težko odgovoriti na vprašanje iz naslova. Črni, igrivi ptici z rumenim kljunom in rdečimi nogami rečejo mnogi obiskovalci planin kar kavka. Malo boljši poznavalci ptic vemo, daje to napačno. Prav je planinska kavka. Da je ta kavka drugačna od kavk v naših mestih, je očitno. Toda. če sla obe ptici kavki, ali sta potem sorodni, kot so npr. sorodne med seboj trstnice? Del odgovora se skriva že v rodovnem zanstvenem imenu, ki je za obe "kavki" lolo: Peter Trontelj Filogcnetska analiza mitohondrijske DNKje pokazala, daje čevljekljun najbližji sorodnik pelikanov. S ZAKAJ PLANINSKA KAVKA M KAVKA? Icinik 8, številka 2. junij 2002 ZAKAJ PLANINSKA KAVKA NI KAVKA? C C kavka krekovt črna vrana krokar sraka šoja planinska kavka planinska vrana rajske ptice Poenostavljeno filogenetsko drevo ptic iz družine vranov. Kavka in planinska kavka sta na povsem ločenih vejah inju ne moremo združiti v naravno skupino. Naravno skupino tvorita npr. sestrski vrsti planinska vrana in planinska kavka, (po Cibois & Pasquet 1999: Molecular analysis of the phylogeny of 11 genera of the Corvidae. Ibis 141: 297-306) različno. Corvus za kavko in Pyrrhocorax za planinsko kavko. Pripadata torej različnima rodovoma. A ker so tradicionalni rodovi določeni po občutku, glede na podobnost, in ne na podlagi sorodstva, bi bilo možno, da obe "kavki" vseeno pripadata isti ožji skupini potomcev skupnega prednika. V tem primeru bi obe ptici brez zadržka lahko nagovarjali s kavko, tako kol mnogim majhnim sokolom rečemo postovke. Vendar naši "kavki" nista ožji sorodnici. Veja, ki vodi do planinske kavke in planinske vrane (pri kateri naletimo na enak imenoslovni problem), je kot stranski poganjek v filogenetskem drevesu vranov. Naša navadna kavka pa je v najožjem sorodstvu z vranami, krokarjem in krekovtom ter v malo širšem s srako in šojo. Od planinske kavke jo loči še nekaj razvejišč. Iskanje "drevesa življenja", ene in edine evolucijske zgodovine vseh živečih in izumrlih bitij na Zemlji, se je šele dobro začelo. Končalo se verjetno ne bo nikoli. Pri pticah lahko v prihodnjih letih pričakujemo veliko novosti. Med njimi bodo mnoge karseda presenetljive ugotovitve, za katere se bo kasneje izkazalo, da so napačne. Koliko naj tem novostim kot "navadni" opazovalci ptic sledimo? Preprost odgovor je: "Kolikor nas zanimajo". Veselje, ki ga imamo z opazovanjem ptic v naravi, ni odvisno od natančnega poznavanja njihove filogenije. Vsa res pomembna in zanesljiva nova spoznanja bodo pravočasno našla pot do novih opazovalskih priročnikov in Sveta ptic. Tudi letošnji nagradni fotografski natečaji "Svoboden kot ptica", bo tesno povezan s Ptico leta. Letos, v mednarodnem letu gora, smo za Ptico leta izbrali mestno lastovko, ki je pred koncem 19. stoletja naseljevala le skalnate pečine visokogorja in obalnih klifov, potem pa je začela postopno osvajati človekova naselja. Začela je gnezditi na stavbah, kjer so njeno življenje vedno budno spremljali ljudje. Njena razširjenost se je povečala in danes večina evropske populacije gnezdi leševvaseh in mestih, redko kje so se ohranile kolonije v skalnatih stenah. Nemara vas bo prav pogostost gnezdenja v bližini človeka navdihnila, da se boste odločili za fotografiranje mestne lastovke in sodelovanjeveni izmed kategorij tega fotografskega natečaja. Prisrčno vas vabimo, da se nam pri letošnjem nagradnem fotografskem natečaju pridružite v čim večjem številu. Obenem vam želimo obilo fotografske ustvarjalne domišljije, prijetnih trenutkov ob opazovanju ptic in uspelih posnetkov. i DOPPS generalni sponzor DOPPS ivoiaciCN kot ctioa BirdLife INTERNATIONAL SVET PTIC 9