《Nature | 连续的鱼类化石记录揭示了对适应性辐射的关键见解》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2023-10-07
  • 2023年10月4日,瑞士联邦水质科学技术研究所的研究人员等在Nature上发表了题为A continuous fish fossil record reveals key insights into adaptive radiation的文章。

    适应性辐射在产生相当数量的生命多样性方面发挥了重要作用。生态机会被认为是适应性辐射的先决条件,但对于物种的生态多样性与到达顺序的影响在决定哪个谱系辐射方面的相对重要性知之甚少。能帮助回答这个问题的古生物学记录很少。在维多利亚湖,大量慈鲷的适应性辐射在非常短的时间间隔内进化而来。该研究提出了一个丰富的连续化石记录,提取自一系列长沉积物岩心沿岸上-近海梯度。

    研究人员从成千上万的牙齿化石中重建了鱼类群落聚集事件的时间序列。该研究揭示了该系统中所有主要鱼系的到达顺序、相对丰度和生境占用。我们发现,在现代湖泊开始形成时,所有主要的分类群同时到达。没有证据表明辐射的单氯胺慈鲷谱系先于其他物种到达,也没有证据表明它们在殖民时的数量优势;因此,没有生态优先效应的支持。然而,尽管许多分类群很早就在湖中定居,其中一些变得丰富起来,但只有慈鲷在新的深水和开放水域栖息地出现后仍然存在。由于这些生境梯度在物种形成中也起着重要作用,该研究结果与生态多样性是适应性辐射的关键的假设是一致的,而不是由到达顺序或初始数量优势决定的。




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  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-023-06603-6
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    • 具有韦伯氏器的鱼类通常被称为骨鳔鱼类,占据了全球淡水鱼类的68%,是淡水鱼类中物种多样性最高的类群。骨鳔鱼类的物种适应辐射被认为与之特有的关键性状密切相关,比如骨鳔鱼类的最前端几个脊椎骨特化成具有听觉能力的韦伯氏器,有效提高感受外界声音的敏感性;大部分骨鳔鱼类具有惊吓反应。惊吓反应对骨鳔鱼类的适应辐射起到了重要作用。虽然惊吓反应80多年前就被奥地利诺贝尔奖获得者Karl von Frisch发现,并且在自然界100多种鱼类中得到印证,但是,对于骨鳔鱼类惊吓反应的分子机制并不清楚。 中国科学院水生生物所何舜平研究员团队与耶鲁大学Thomas J. Near教授合作攻关,于2019年6月21日在Communications Biology发表论文回答了为什么骨鳔鱼类具有惊吓反应的科学问题,表明了信息素受体基因(OlfC)在骨鳔鱼类中的显著扩增与惊吓反应的密切相关性。研究人员通过比较分析斑马鱼、沟鲶、墨西哥脂鲤、电鳗等7种骨鳔鱼类和鳕鱼、红鳍东方鲀、罗非鱼、三刺鱼等6种非骨鳔鱼类的全基因组序列,发现OlfC基因家族在骨鳔鱼类中发生了特异的扩张。系统发育结果表明,OlfC亚家族9基因仅在具有惊吓反应的骨鳔鱼类中特异增加。主成分分析和系统发育逻辑回归分析均显示这13种鱼类按照惊吓反应的有无分成两类,而不是根据系统发育关系的远近分类。进一步利用惊吓反应发生前后的斑马鱼嗅粘膜转录组分析发现,惊吓反应发生后,OlfC亚家族9基因的表达量均发生了减少,可能是对警报物质信息素的即时响应。此外,特异扩增的OlfC亚家族9基因受到强烈的正选择作用。这些结果表明信息素受体基因家族的特异扩张对骨鳔鱼类的惊吓反应具有重要作用。
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