Цихлиды озера Танганьика проливают свет на механизмы возникновения биоразнообразия
Озеро Танганьика в Африке — настоящая горячая точка биоразнообразия. В этом озере за менее чем 10 миллионов лет эволюционировало около 240 видов цихлид. Исследовательская группа из Базельского университета изучила этот феномен взрывного видообразования и представила новые данные о происхождении биологического разнообразия, о чём сообщает журнал Nature.
Разные стадии адаптивной радиации
Используя цихлид озера Танганьика в качестве модельной системы, команда учёных под руководством профессора Вальтера Зальцбургера детально исследовала феномен адаптивной радиации. В ходе экспедиций в Бурунди, Танзанию и Замбию были собраны образцы практически всех ~240 видов цихлид озера.
На основе этого материала был составлен комплексный набор данных, включающий информацию о морфологии, экологии и генетике. В частности, команда проанализировала форму тела и морфологию челюстей всех видов с помощью рентгеновской визуализации и высокоразрешающей компьютерной томографии. Особый интерес представляло трёхмерное строение глоточной челюсти — второго набора челюстей, позволяющего рыбам специализироваться на конкретных пищевых нишах.
Исследователи также количественно оценили экологическую нишу каждого вида, измерив стабильный изотопный состав углерода и азота в мышечной ткани рыб. Кроме того, для каждого вида было секвенировано по два полных генома, что позволило реконструировать полную филогению цихлид озера.
Три импульса эволюции
Анализ показал, что эволюция цихлид в озере Танганьика происходила не постепенно, а в три дискретных импульсообразных стадии быстрой морфологической эволюции.
«Каждая из этих стадий характеризовалась специализацией к разным аспектам среды обитания, предоставляемой озером», — говорит ведущий автор доктор Фабриция Ронко.
- Первый импульс включал диверсификацию формы тела.
- Второй — морфологии рта.
- Третий — формы глоточной челюсти.
Именно глоточная челюсть сыграла ключевую роль в радиации, так как её быстрая морфологическая эволюция совпала с наибольшим количеством событий видообразования.
Генетическое разнообразие и видообразование
Анализ ~600 вновь секвенированных геномов показал, что наиболее богатые видами, а также экологически и морфологически разнообразные линии цихлид Танганьики содержат виды с более высоким генетическим разнообразием.
«Остаётся неизвестным, является ли повышенный уровень генетического разнообразия общей чертой высокоразнообразных линий или эта закономерность уникальна для цихлид озера Танганьика», — отмечает Зальцбургер.
Изучение исключительно богатых видами адаптивных радиаций, подобных африканским цихлидам, позволяет больше узнать о том, как возникает биоразнообразие и какие факторы с ним связаны.