玻利维亚食人鱼（Serrasalmus，属于Characiformes目和Serrasalmidae科）的体重-体长比：其与分子分化程度及最大体型的关系？

《Ecology and Evolution》：Weight-Length Ratio of Piranhas Serrasalmus (Characiformes, Serrasalmidae) in Bolivia: Relationships to Molecular Divergence and Maximum Size?

本研究分析了玻利维亚亚马逊和拉普拉塔河流域九种Serrasalmus属鲑鲈鱼的体重-长度关系（WLRs），发现其形态分化与系统发育关系存在部分一致性。通过线粒体COI基因的系统发育分析及形态学比较，揭示WLRs斜率受生态适应和随机进化过程影响，其中S. elongatus和S. maculatus表现出显著形态和遗传分化，可能与栖息地特化和生态位分割有关。结果提示形态分化可能早于遗传分化，并受环境驱动。

　　本研究探讨了秘鲁九种“食人鱼”（*Serrasalmus*）物种在玻利维亚亚马逊和拉普拉塔河流域的体重-体长关系（WLRs）以及这些关系是否受到其系统发育关系的影响。研究使用了线粒体DNA的COI（细胞色素氧化酶I）基因位点进行系统发育混合模型分析，以评估体重-体长关系的斜率是否与物种的进化分化有关。结果显示，所有研究的物种均表现出指数型（幂型）生长模式，其中大多数具有正向异速生长，即随着体长的增加，体重的增长速度超过体长。而* S. marginatus*表现出负向异速生长，说明该物种的体重增长速度低于体长，而* S. maculatus*则接近等速生长，即体重和体长呈比例增长。

体重-体长关系是鱼类生态学和渔业生物学中的重要指标，可以用于评估个体的健康状况、种群的物理状态以及栖息地的质量。这些关系通常与鱼类的体型特征、能量分配、成熟度、繁殖行为和营养等级有关。例如，食草性鱼类通常体型较短且扁平，而食肉性鱼类则倾向于更长且更圆的体型，而杂食性鱼类则具有介于两者之间的特征。同样，生活在静水环境中的鱼类往往比生活在流水环境中的鱼类体型更短且更扁平，而非迁徙或短距离迁徙的鱼类通常体型更小，而迁徙性鱼类则倾向于更大的体型，这可能是一种适应性反应。此外，鱼类在不同栖息地（如浮游生物、底栖生物或完全水底生活）之间的转换对体型的进化具有重要影响。

研究还发现，某些* Serrasalmus*物种在形态学上表现出明显的分化，但在遗传上却显示出较小的分化，这可能与这些物种在同一流域内发生的较近的分化事件有关。此外，部分物种之间可能存在基因渗入现象，这可能会掩盖它们在进化过程中所经历的形态学和遗传学的多样性。例如，* S. elongatus*在形态学和遗传学上都表现出最大的分化，这可能与其特殊的食性有关，它不仅以鱼类为食，还摄取昆虫、甲壳类以及少量植物性物质。而* S. rhombeus*和* S. magallanesi*则被认为是严格的食鱼性物种，主要以整条鱼或鱼肉碎片为食。

在材料与方法部分，研究者收集了来自玻利维亚的224条* Serrasalmus*个体的形态学和遗传数据，并使用R语言进行了分析。为了探讨体重-体长关系的异速生长类型，所有数据均进行了对数转换，并使用了线性混合模型进行分析。模型结果显示，体重与体长之间存在显著的正向关系，并且形态学的系统发育协方差以及体长与物种之间的交互作用对体重变化有显著影响，这表明体重-体长关系受到系统发育关系的强烈影响。此外，通过成对比较和层次聚类分析，研究者发现* S. elongatus*、* S. compressus*、* S. maculatus*和* S. marginatus*在体重-体长关系的斜率上表现出最大的差异，而* S. hollandi*和* S. spilopleura*则显示出较高的相似性。

在遗传分析部分，研究者对16个COI基因型进行了分析，并发现* S. elongatus*、* S. maculatus*、* S. spilopleura*和* S. hollandi*在遗传上表现出较大的分化，而* S. marginatus*、* S. magallanesi*和* S. compressus*则显示出较小的遗传分化。这可能表明，这些物种在进化过程中受到环境条件和随机进化过程的共同影响。此外，研究者还发现体重-体长关系与最大体长（MSL）之间存在显著的正向关系，而体重-体长关系的斜率与MSL之间存在负向关系，这表明体型较大的物种在体重增长上更为显著，而体型较小的物种则可能在体长增长上更快。

讨论部分指出，体重-体长关系的斜率在一定程度上反映了物种的系统发育关系，表明体重与体长之间的差异可能受到遗传关系和环境条件的共同影响。研究者还提到，* S. elongatus*在形态学和遗传学上均表现出最大的分化，这可能与其适应植被丰富的水域环境有关。而体型较为圆润的物种，如* S. rhombeus*和* S. magallanesi*，则更常见于开放水域或水流缓慢的河流中，这使得它们更容易捕获鱼类猎物。此外，研究者还发现，最大体长与遗传分化之间存在负向关系，这意味着遗传分化越大的物种，其最大体长的差异越小，这可能与生态位分化和竞争压力有关，从而促进了形态学上的趋同进化。

在结论中，研究者认为，尽管体重-体长关系在一定程度上受到系统发育关系的影响，但它们并不完全反映遗传距离或COI系统的进化关系。因此，体重-体长关系可以作为一种有用的工具，用于研究进化过程和环境对鱼类体型的影响。此外，研究还指出，某些物种的分化可能发生在较早的阶段，而其他物种的分化则可能受到近期的环境变化和随机进化过程的影响。总体而言，本研究为理解* Serrasalmus*物种的生态适应和进化过程提供了重要的数据支持，并揭示了体型变化与生态环境之间的复杂关系。