Geen neef van de valk

Vogels die op elkaar lijken – zoals valken en buizerds – zijn soms helemaal niet verwant. Dat toonde DNA-analyse van 171 vogelsoorten aan. Hester van Santen

Ruigpootbuizerd (boven) en torenvalk (onder) (foto) hebben veel overeenkomsten in snavel, klauwen en skelet. En het zijn roofvogels. Maar in een nieuwe vogelstamboom staan ze nu opeens mijlenver uiteen. foto’s de bats en köhler

De flamingo is eindelijk verenigd met zijn naaste familie in het vogelrijk, maar het is de vraag of hij zich ermee vertrouwd zal voelen. Want de flamingo, gracieus en roze en langpotig, blijkt het nauwst verwant met de fuut, een kalme ranke zwemmer.

Gisteren verscheen in Science de uitgebreidste, op DNA gebaseerde stamboom van vogels ooit. Vertegenwoordigers van 171 vogelsoorten werden ervoor gerekruteerd, en per vogel is de hoeveelheid geanalyseerd DNA ongeëvenaard: negentien fragmenten die (bij kippen) op vijftien chromosomen liggen.

Uit de boom die eruit voorkomt, blijkt dat uiterlijke schijn bedriegt. De broederschap van fuut en flamingo spreekt voor zich: vogels met een verschillend voorkomen staan elkaar soms toch nabij. En dieren die er hetzelfde uit zien, zijn niet altijd nauw verwant. Valken en buizerds zijn op heel verschillende takken uitgekomen.

Geneticus en vogelliefhebber prof. Peter de Knijff van het Leids Universitair Medisch Centrum laat zijn verbazing de vrije loop. „Als je naar valken en buizerds kijkt, zie je alleen maar overeenkomsten. De kromme snavel, de gekromde klauwen, en ook nog skeletkenmerken. Maar dat zijn allemaal aanpassingen aan de manier van jagen.”

early bird

Aan het project, Early Bird genaamd, is sinds 2002 gewerkt door een groot aantal (vooral Amerikaanse) universiteiten en natuurhistorische musea. Alleen al het ratelen van de computers voor de zware berekeningen waarmee uit de DNA-gegevens de stambomen gemaakt worden, moet maanden in beslag hebben genomen.

Er was een stevige puzzel op te lossen. Vogels zijn in de evolutie snel gaan verschillen. Of dat rond het uitsterven van de dinosauriërs was (65 miljoen jaar geleden) of enkele tientallen miljoenen jaren eerder, wordt betwist. Al gauw ontstonden de eerste vertegenwoordigers van groepen die nu nog leven: zangvogels, papegaaien, steltlopers, duiven, uilen, roofvogels onder andere.

De afstammingslijnen zijn echter moeilijk te ontwarren, legt onderzoeker Rebecca Kimball uit in de wekelijkse podcast van Science. Alleen de loopvogels, hoenders en eendachtigen zijn duidelijk ‘ouder’ en hebben sinds een jaar of tien een redelijk vaststaande plek, onderaan de vogelstamboom.

Kimball, van de Universiteit van Florida in Gainesville, is een van de achttien auteurs van de nieuwe stamboom. “Er ontstonden heel veel soorten in een heel, heel korte periode. Er was dus heel weinig tijd voor de ontwikkeling van genetische verschillen tussen groepen. Daarna ging er minstens zestig miljoen jaar evolutie overheen.” In die periode raakten de schaarse beslissende kenmerken die (bijvoorbeeld) pinguïns aan hun naaste verwanten koppelen, ondergesneeuwd door alle specifieke aanpassingen van die groep: dik verenkleed, kleine vleugels, aerodynamisch lijf.

Het DNA en het uiterlijk van vogels bieden daardoor weinig genetische aanwijzingen om die snelle, grootschalige vertakkingen te duiden. Hun verschijning is vooral bepaald door de daaropvolgende specialisaties – voor luchtaanvallen, voor zwemmen of voor nachtleven, om maar wat verschillen tussen tegenwoordige vogelsoorten te noemen. Fossiele tussenvormen ontbreken veelal.

De klassieke indeling is gemaakt op basis van uiterlijk. En die veroorzaakt al decennia ergernis, getuige een publicatie uit 1978 van de Amerikaanse ornitholoog Storrs Ohlsen. In Multiple origins of the Ciconiiformes maakt hij zich druk over de orde der ooievaarachtigen. Hij noemt de orde “een totaal artificieel samenraapsel van allerlei langbenige, langnekkige, nestblijvende watervogels die verder weinig gemeen hebben”.

Toen kwamen de genetische stambomen. Die losten al enkele problemen op. Baanbrekend waren de in 1990 in boekvorm gepubliceerde genetische analyses van Charles Sibley (inmiddels overleden) en Jon Ahlquist. Zij lieten halve DNA-strengen van verschillende soorten met elkaar hybridiseren: koppelen om weer een hele wenteltrap te vormen. Dat gaat slechter naarmate de DNA-volgorde van verschillende soorten meer afwijkt. Sibley en Ahlquist kwamen met toen verrassende conclusies. Zo opperden ze dat de eenden en hoenders zustergroepen waren, die in ouderdom alleen de loopvogels moesten laten voorgaan – iets dat ook in de nieuwste stamboom wordt bevestigd.

vogelgids

Het leverde destijds de nodige weerstand op, vertelt George Sangster van de Commissie Systematiek Nederlandse Avifauna. Die commissie stelt voor Nederlandse vogelaars een vogelsoortenlijst op. De hoenders verhuisden naar de ganzen en eenden, terwijl ze vroeger in tussen de steltlopers en roofvogels stonden. In elke vogelgids staan ze daar nog steeds. Sangster: “De reden is puur praktisch: je bent gewend dat een vogel op een bepaalde plek in je gids staat, daar zijn mensen al tientallen jaren aangewend. Als je dat gaat omgooien, kan je een vogel niet meer vinden.”

Na ‘Sibley & Ahlquist’ volgden nog de nodige DNA-analyses, maar nooit zo groot als het Early Bird-project. Het resultaat is, vinden de onderzoekers, bevredigend. “Het leverde een goed onderbouwde fylogenetische boom op.” De nauwe familieband tussen flamingo en de fuut is een van de, aldus de Leidse hoogleraar populatiegenetica Peter de Knijff, ‘heel robuust ondersteunde’ uitkomsten. De Knijff is bekend van zijn DNA-analysen van mensen. Uit liefhebberij houdt hij zich ook met het DNA van vogels bezig.

Sangster, een studerende dertiger die al bijna zijn hele volwassen leven met vogeltaxonomie bezig is, schreef drie jaar geleden al een artikel in het Britse vakblad Ibis over de flamingo-fuut-hypothese. “Er waren tot nu toe negen analyses die de flamingo’s bij de futen plaatsten. Maar het zijn twee zó totaal verschillende groepen.”

De groep rond Kimball stelt zo her en der in de stamboom orde op zaken. De papegaaien, altijd lastig te plaatsen, zijn een zustergroep van de zangvogels. De vliegende tinamous uit Zuid-Amerika hebben zich, onafhankelijk van alle andere vliegende vogels, ontwikkeld uit vleugellamme struisvogelachtigen. En condors zijn, hoewel Sibley en Ahlquist ze bij de ooievaars schaarden, toch roofvogels. De Knijff: “We waren er net een beetje aan gewend dat het anders is.”

De onderzoekers doen ook een poging om het grote verhaal van de vogelevolutie te vertellen, vooral wat de positie van de steltlopers betreft. In 1995 opperde de Amerikaan Alan Feduccia in Science dat die een overgangsvorm vormden tussen watervogels en landvogels. Maar dat klopt niet, blijkt uit de nieuwe stamboom. De auteurs vinden de steltlopers absoluut geen watervogels, maar stellen die waadvogels vlak naast bijvoorbeeld zangvogels, roofvogels, uilen, papegaaien gezet. Allemaal landvogels.

steltlopers

Peter de Knijff moet het nog zien. Hij benadrukt dat die cruciale plaatsing van steltlopers maar op één gen – voor bèta-fibrinogeen – is gebaseerd. Dat geven ook de onderzoekers zelf toe. De Knijff: “Als dat met veel data ondersteund gaat worden, kan er wel wat gaan schuiven.”

Hij verwacht veel van het bepalen van de basevolgorde van grote delen van genomen (shotgun sequencing) dat op steeds grotere schaal wordt toegepast. “Het kost nu nog wel 40.000 euro per vogel. Maar als je dadelijk een kwart tot een derde van het vogelgenoom kan vergelijken. Dan zal dat een nog een representatievere stamboom geven.”

Dan zal ook de interesse in anatomie wel weer toenemen. Tijd voor de volgende puzzel. Die heet: buizerd en valk, zoek de zeven verschillen.