不同物种之间的古代连接可以解释维多利亚湖令人惊叹的鱼类多样性

维多利亚湖是数百种慈鲷物种的家园,其外观和行为各不相同。

(左起来):TIM ALEXANDER(2); MORITZ MUSCHICK
不同物种之间的古代连接可以解释维多利亚湖令人惊叹的鱼类多样性

WAIMEA,HAWAII-在维多利亚湖的浅水区,世界上最大的热带湖泊,游动大约500种慈鲷鱼,其外观,栖息地和行为令人眼花缭乱。 基因组学研究表明,它们仅仅在15000年间就从一些祖先物种中产生,这一步使得研究人员对于如此多的遗传变异如此迅速地进化而感到困惑。 现在,来自维多利亚湖周围的慈鲷的广泛测序表明,在慈鲷的祖先一开始就有大量的慈鲷。 来自多个流域的慈鲷物种之间的古代和最近的徘徊显然导致了遗传多样的杂交种,可以迅速适应湖中许多生态位的生活。

上周在夏威夷大学檀香山的功能形态学家玛格丽特巴特勒说,上周在自适应辐射起源会议上报告说,这项工作是“具有多种证据的行动”。 它加入了其他研究,表明 。 “杂交正在做的是将好东西打包在一起,”巴特勒说。

维多利亚湖的一些慈鲷蚕食植物; 其他人以无脊椎动物为食; 大人们喜欢其他鱼类; 湖底恋人消耗碎屑。 物种长度从几厘米到约30厘米不等; 有各种各样的形状,颜色和图案; 并住在湖的不同部分。 突变通常不会足够快地发生,以便如此迅速地产生这种变种。 “很难弄清楚发生了什么,”加州大学伯克利分校的进化生物学家Rosemary Gillespie说。

Bern Seehausen是伯尔尼大学的一位进化生物学家,他研究了慈鲷超过25年,他想知道杂交是否会产生遗传原料。 在早期的研究中,他的团队从维多利亚湖周围的河流和湖泊中收集了慈鲷,并对每个物种的DNA进行了部分测序,以构建一个家谱。 其分支模式表明维多利亚湖的慈鲷与刚果河的一个物种和上尼罗河流域的一个物种密切相关,该组织去年在自然通讯报道。

仔细观察他们所有的基因组,可以看出这两种河流很久以前就已经相互杂交了。 Seehausen提出,在大约13万年前的温暖时期,来自马拉加拉西河支流的水(其本身就是刚果的一条支流)暂时流入维多利亚湖,使刚果鱼与上尼罗河鱼接触。

为了更详细地探索慈鲷的遗传历史,Seehausen和博士后Matt McGee,Joana Meier和David Marques现在对450个完整的慈鲷基因组进行了测序,代表了来自该地区湖泊和上尼罗河刚果的150种物种的许多品种。和附近的其他流域。 基因组中的线索表明发生了多次混合事件。 干燥时期一再导致维多利亚湖消失,Seehausen和他的团队提出剩余水道中的鱼类独立进化,直到湿润时期重新团聚。 这种“裂变 - 融合 - 裂变”过程每次都恢复了遗传多样性。

大约15000年前,三组鱼本身就是古代杂交的产物,它们再次聚集在维多利亚湖中。 他们的祖先提供了“自然选择”的“常设变异”,以帮助鱼类适应各种各样的利基,产生今天看到的慈鲷赏金。 “杂交可能会成为新物种和新适应的最强大引擎,”Seehausen说。

“这令人惊叹,”加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的进化生物学家Dolph Schluter说。 混合物中“物种形成所需的所有变异已经存在”。

对其他物种的研究也表明,站立变异可以加速进化。 生物学家试图了解海洋背部如何快速适应生活在淡水中的生物学家已经发现,在鱼类的海洋祖先中已经存在一种关键的基因变异 - 低百分比。 在会议上,研究人员提供了类似的站立变异启动多样化的故事,例如使长翅甲虫在加拉帕戈斯群岛上演变为短翼甲虫。 “我从来没有见过这么多会谈,你有证据表明基因是从旧的变异中借来的,进一步的进化在某种程度上得到了促进,”Schluter说。

加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的进化生物学家安德鲁·亨德利警告同事们不要完全忽视快速物种多样化中的新突变:“我不清楚的是[古代杂交的作用]是否是一种普遍现象,”他说。

无论如何,“对保护的影响是显而易见的,”负责加利福尼亚州圣地亚哥动物园保护遗传工作的奥利弗莱德说。 濒危物种目前作为生殖隔离单位进行管理,保护主义者不愿通过将受威胁的动物与相关物种或种群进行繁殖来支持种群。 然而,八年前,一个有争议的计划让佛罗里达黑豹与德克萨斯州美洲狮交配,帮助拯救前者免于灭绝。 赖德说,像Seehausen这样的研究表明,从长远来看,杂交对保持物种的进化潜力很重要。

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