21世纪,地球上还在不断产生新物种

【字体: 时间:2022年10月13日 来源:Nature Communications

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  进化生物学家阿克塞尔·迈耶(Axel Meyer)的团队在尼加拉瓜的一个火山口湖中发现了一种新的慈鲷物种

  

在没有改变染色体数量的情况下,通过两个已经描述过的物种的杂交进化出一个新物种,这在动物界是非常罕见的。到目前为止,对于这种自发的进化方式(从一代到下一代),只有少数被接受的经验例子,被称为同倍体杂交。康斯坦茨大学动物学和进化生物学教授阿克塞尔·迈耶(Axel Meyer)的研究团队现在成功地证明了慈鲷鱼中出现了一种新的杂交物种,这可能是脊椎动物中这种遗传物种形成方法的第一个例子,该研究发表在最新一期的科学杂志《自然通讯》(Nature Communications)上。研究人员使用了120多个个体的全基因组测序和各种其他方法,证明了一个新的杂交物种是从尼加拉瓜Xiloá火山口湖的慈鲷A. sagittaeA. xiloaensis进化而来的。

早在2018年,研究团队在火山口湖Xiloá中发现了鱼,它们看起来像是两种慈鲷鱼的杂交品种。在基因上,根据标记的不同,可以检测到这两个物种的部分存在于这些鱼的基因组中。“我们现在可以对这些鱼的完整基因组进行测序,并更仔细地观察杂交鱼的基因组是如何组成的。事实上,我们可以在染色体上识别出杂交种的哪一部分来自A. sagittae,哪一部分来自A. xiloaensis。”

大多数鱼类都是自我繁殖的

这些标记的细节也让研究小组得以确定,这个新物种的大多数个体只在彼此之间繁殖,这表明它确实是一个新物种。同样可以想象的是,杂交动物的出现是由于配偶选择的“错误”,这就是为什么它们的后代可能是不能生育的,或者杂交动物再次与两个亲本物种中的一个交配(“回交”)。

这个在几百代内出现的非常年轻的新物种,在形态学、生理学和生态学上都不是直接介于两个亲本物种——箭猿和箭猿之间的。相反,杂交种表现出一种越界表现型的一些方面,这些性状在亲本种中都没有发现。因此,它们与两个亲本物种占据了不同的生态位,使它们能够在湖中共存。

体质带来的生态后果

这种鱼与它们的祖先在尾根的形状上有所不同,尾根是身体上尾鳍附着的部分。“可能这就是为什么他们是更好的游泳者。你会发现这种类型的身体比例通常在鱼身上可以非常迅速地加速。”迈耶解释说。这使得杂交鱼可以在Xiloá湖的其他四种不同的觅食地漫游,包括两种亲本物种,其中一种是生活在开放水域的细长物种,而另一种身体较深,生活在靠近海岸的地方。

通过对这些动物的稳定同位素分析,研究人员能够表明,这种新物种的猎物包括其他鱼类、螃蟹和虾——这些猎物已经在食物链中处于非常高的位置。这种新物种的个体可能是湖中最成功的捕食者。

独特的生态位

这种新的杂交物种占据了一个独特的生态位,这在像Xiloá湖这样直径只有1公里多一点的小生态系统中非常重要。阿克塞尔·迈耶(Axel Meyer)说:“单个物种在如此有限的栖息地长时间共存的前提是它们彼此之间没有竞争。”特别是因为新物种的形成并不发生在很大的地理距离之外,而是在与原始物种相同的小栖息地的同域性条件下发生的。

基因组测序、形态测量学、稳定同位素分析——通过这种不同数据集的组合,研究人员能够了解新物种是如何进化的。在一项新的研究中,研究人员调查了当杂交鱼被赋予选择与彼此繁殖或与亲本物种个体繁殖的机会时,错误发生的频率。最后,问题是:配偶选择是如何由基因控制的?

Melisa Olave, Alexander Nater, Andreas F. Kautt & Axel Meyer. Early stages of sympatric homoploid hybrid speciation in crater lake cichlid fishes

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