Wargacze i bajki!

[Gość]

Niedawne badanie z Yi-Kai Tea i Joey DiBattista z Australian Museum ujawnia ewolucyjne pochodzenie najbardziej bogatej gatunkowo linii wargaczy za pomocą zintegrowanego zestawu danych obejmujących cały genom.

Wargacze wróżki (rodzaj Cirrhilabrus ) należą do najbardziej ewolucyjnie udanych i urzekających istniejących labridów, a ich 61 gatunków stanowi prawie 10% rodziny. Jednak poprzednie próby rozwiązania ich ewolucyjnych relacji zakończyły się niepowodzeniem. Korzystając z integracyjnego zestawu danych obejmującego cały genom, odkrywamy historię ewolucyjną i wzorce dywersyfikacji, które napędzają ewolucyjny sukces wargaczków.

 

Wargatki wróżki należą do najbardziej zróżnicowanych z Labridae, a ich 61 gatunków stanowi prawie 10% rodziny.

Zdjęcie:  Yi-Kai
©  Yi-Kai

 

 

Swoimi żywiołowymi kolorami, ognistymi osobowościami i urzekającymi pokazami zalotów, wargacze wróżki urzekły zarówno podwodnych fotografów, jak i akwarystów. Przy maksymalnej długości nieco ponad 15 centymetrów w największych gatunkach, brak wielkości wargaczków nadrabiają pięknem i liczbą.

 

Co roku nieustannie odkrywane są nowe gatunki wargaczowatych, takie jak wargacz wróżka Vibranium ( Cirrhilabrus wakanda ).

Zdjęcie: Luiz Rocha
© Luiz Rocha

 

 

Chociaż wargaczowate są znane nauce od połowy XIX wieku, dopiero w ciągu ostatnich kilku dekad taksonomia wargaczkowatych naprawdę się rozwinęła. Obecnie rodzaj rozrósł się do 61 gatunków, a corocznie odkrywa się wiele nowych gatunków. Te jaskrawo ubarwione ryby żyją w dużych grupach w rafach gruzowych o niskiej złożoności przylegających do pokrywy koralowej, na głębokościach od 10 do 250 metrów. Podobnie jak wszystkie wargacze, wargacze wróżki są sekwencyjnymi hermafrodytami, co oznacza, że samice są zdolne do przemiany w pełni funkcjonalnych samców.

Jednak dla tak zróżnicowanej grupy, z gatunkami występującymi na całym Pacyfiku i Oceanie Indyjskim, ewolucyjna historia wargaczy wróżek była owiana tajemnicą. Wcześniejsze badania filogenetyczne spotkały się z ograniczonym sukcesem, częściowo z powodu małej zmienności sekwencji w mitochondrialnym DNA i braku informacyjnych cech morfologicznych. Razem te czynniki sprawiły, że wargacze wróżki należą do bardziej filogenetycznie opornych i trudnych do rozplątywania linii.

Nasze ostatnie badanie przyjmuje nowe podejście do rozwiązania historii ewolucyjnej wargaczowatych. Korzystając z połączonego zestawu danych, zawierającego ultrakonserwatywne elementy całego genomu i mitochondrialnego DNA reprezentującego 80% wszystkich wargaczków, zaczynamy teraz rozumieć powód ich zróżnicowania.

 

Najbardziej kompletne taksonomicznie drzewo filogenetyczne wargaczków, z prawie 80% wszystkich reprezentowanych gatunków.

Zdjęcie: Yi-Kai Tea, Rudie Kuiter, Michael Hammer, Benjamin Victor, Gerry Allen i nieżyjący już John Randall.
© Yi-Kai Tea, Rudie Kuiter, Michael Hammer, Benjamin Victor, Gerry Allen i nieżyjący już John Randall.

 

Wargatki wróżki miały wspólnego przodka około 9 milionów lat temu w późnym miocenie, przy czym większość głębszych rozbieżności miała miejsce między 5,7-7,4 milionami lat. Te głębsze mioceńskie rozbieżności zostały zastąpione serią zdarzeń kladogenetycznych między 3,3-4,7 miliona lat temu, w których kilka gatunków oddzieliło się od swoich najbliższych krewnych jeszcze 100 tysięcy lat temu. Rekonstrukcja biogeograficzna wskazuje, że większość tych wydarzeń miała miejsce na Oceanie Spokojnym, w szczególności na Archipelagu Indoaustralijskim. W plejstoceńskich cyklach lodowcowych region ten charakteryzował się szybkim rozszerzaniem się i kurczeniem poziomów mórz. Te zmienne i często efemeryczne bariery działały jak rodzaj pompy gatunkowej, izolując i umożliwiając populacjom różnicowanie się i różnicowanie od siebie.

Istnieją również dowody sugerujące, że dobór płciowy ma do odegrania pewną rolę w nadrzędnej ewolucyjnej historii wargaczowatych. Dopiero zaczęliśmy drapać powierzchnię tej ekscytującej grupy i wciąż trzeba zrobić więcej, aby w pełni zrozumieć czynniki napędzające specjację. Po pierwsze, gwałtowna ekspansja zachodząca w krótkich skalach czasowych podczas ostatniego cyklu glacjalnego sprawiła, że rekonstrukcja filogenetyczna jest wyzwaniem, z rozległą niezgodnością między drzewami genowymi a drzewami gatunkowymi.

 

Niezwykle niezwykła apterygia Conniella wyróżnia się brakiem płetw brzusznych . Ta osobliwa cecha zasłużyła mu na wspólną nazwę, Mutant Wrasse. Nasze badanie znajduje mocne dowody na to, że Conniella apterygia jest jednak pochodną wargaczowatą wróżką i że utrata płetw prawdopodobnie miała coś wspólnego z wąskim gardłem populacji w wyniku jego wąskiej dystrybucji. Conniella jest obecnie znana tylko z kilku raf przy północno-zachodnim wybrzeżu Australii Zachodniej.

Zdjęcie: Gerry Allen
© Gerry Allen

 

Niemniej jednak badania te dostarczają ekscytujących informacji na temat jednej z najbardziej spektakularnych grup ryb raf koralowych, z ważnymi odkryciami, które mogą być interesujące dla ochrony i zarządzania gatunkami. W szczególności bardzo nietypowy zmutowany wargacz ( Conniella apterygia ), australijski endemiczny gatunek ograniczony do wąskiego rozmieszczenia raf w północno-zachodniej Australii Zachodniej, jest obecnie wymieniony jako wrażliwy na Czerwonej Liście gatunków zagrożonych IUCN.

Yi-Kai Tea , doktorant, Uniwersytet w Sydney; Laureat nagrody podyplomowej AMF/AMRI 2019-20, Australian Museum Research Institute.

 

 

Podziękowanie:

Dziękujemy Amandzie Hay, Sally Reader i Kerryn Parkinson z Muzeum Australijskiego za wsparcie kuratorskie. Gerald R. Allen (Muzeum Zachodniej Australii), David R. Bellwood (James Cook University), Michael P. Hammer (Muzeum i Galeria Sztuki Terytorium Północnego), Luiz A. Rocha (Kalifornijska Akademia Nauk), Kelvin Lim (Lee Muzeum Historii Naturalnej Kong Chian), Benjamin C. Victor i Fenton Walsh dostarczyli cenne próbki tkanek. Wszystkie materiały genetyczne pozyskane z muzeów zostały zakupione zgodnie z wytycznymi i aprobatą odpowiednich instytucji. Kurację tkanek i ekstrakcje DNA przeprowadzili Martina de Freitas Prazeres, Hillary Smith i Julia Yun-Hsuan Hung. Benjamin W. Frable i Joseph Rowlett przedstawili cenny dyskurs na ten temat. Charles P. Foster i Kevin Love dostarczyli niestandardowe skrypty do obsługi danych.

 Yi-Kai została sfinansowana ze stypendium badawczego programu szkoleniowego rządu australijskiego oraz nagrody podyplomowej Australian Museum Research Institute. Nathan Lo i Simon Ho byli finansowani przez Australian Research Council (FT160100463 i FT160100167). Peter Cowman był finansowany przez stypendium ARC DECRA (DE170100516) i Program Centrum Doskonałości ARC (CE140100020).

Referencja:

Tea YK, Xu X, DiBattista JD, Lo N, Cowman PF, Ho SYW. 2021 Analiza filogenomiczna połączonych ultrakonserwowanych pierwiastków ujawnia niedawne promieniowanie ewolucyjne wargaczków (Teleostei: Labridae: Cirrhilabrus ). Biologia systematyczna.https://doi.org/10.1093/sysbio/syab012