Marinefisk vandt et evolutionært lotteri for 66 millioner år siden

Hvorfor indeholder vores oceaner en så svimlende mangfoldighed af fisk af så mange forskellige størrelser, former og farver? Et UCLA-ledet hold af biologer rapporterer, at svaret går 66 millioner år tilbage, da en seks mil bred asteroide styrtede ned mod Jorden, udslette dinosaurerne og cirka 75 procent af verdens dyre- og plantearter.

Lidt mere end halvdelen af ​​nutidens fisk er "havfisk, "det betyder, at de lever i oceanerne. Og de fleste havfisk, inklusive tun, helleflynder, havabborre, søheste og mahi-mahi, tilhører en ekstraordinært forskelligartet gruppe kaldet akantomorfer. (Undersøgelsen analyserede ikke det store antal andre fisk, der lever i søer, floder, vandløb, damme og tropiske regnskove.)

Eftervirkningerne af asteroidestyrtet skabte et enormt evolutionært tomrum, at give havfiskene, der overlevede den, mulighed for at diversificere i høj grad.

"Dagens rige biodiversitet blandt havfisk viser fingeraftrykkene fra masseudryddelsen i slutningen af ​​kridtperioden, " sagde Michael Alfaro, en professor i økologi og evolutionsbiologi ved UCLA College og hovedforfatter af undersøgelsen.

For at analysere disse fingeraftryk, de "evolutionære detektiver" brugte en ny genomisk forskningsteknik udviklet af en af ​​forfatterne. Deres arbejde er publiceret i tidsskriftet Naturens økologi og evolution .

Da de studerede tidspunktet for akantomorfernes diversificering, Alfaro og hans kolleger opdagede et spændende mønster:Selvom der var mange andre overlevende slægter af akantomorfer, de seks mest artsrige grupper af akantomorfer i dag viste alle tegn på væsentlig evolutionær forandring og spredning omkring tidspunktet for masseudryddelsen. Disse seks grupper er blevet til med at producere næsten hele den marine fiskediversitet, som vi ser i dag, sagde Alfaro.

Han tilføjede, at det er uklart, hvorfor de andre akantomorfe-slægter ikke formåede at diversificere så meget efter masseudryddelsen.

"Masseudryddelsen, vi skændes, gav en evolutionær mulighed for nogle få udvalgte af de overlevende akantomorfer til i høj grad at diversificere, og det satte et stort aftryk på havfiskenes biodiversitet i dag, " sagde Alfaro. "Det er som om der var et lotteri for 66 millioner år siden, og disse seks store akantomorph-grupper var vinderne."

Fundene matcher også fossile beviser for akantomorfers udvikling, som også viser en kraftig stigning i deres anatomiske mangfoldighed efter udryddelsen.

Den genomiske teknik, der blev brugt i undersøgelsen, kaldet sekvensindfangning af DNA ultra-konserverede elementer, blev udviklet ved UCLA af Brant Faircloth, som nu er assisterende professor i biologiske videnskaber ved Louisiana State University. Hvor tidligere metoder kun brugte 10 til 20 gener til at skabe en evolutionær historie, Faircloths tilgang skaber et mere komplet og præcist billede ved at bruge mere end 1, 000 genetiske markører. (Markørerne inkluderer gener og andre DNA-komponenter, dele af DNA'et, der tænder eller slukker for proteiner, og cellulære komponenter, der spiller en rolle i at regulere gener.)

Forskerne udtog også DNA fra 118 arter af havfisk og udførte en beregningsanalyse for at bestemme forholdet mellem dem. Blandt deres resultater:Det er ikke muligt at sige, hvilke arter der er genetisk beslægtede blot ved at se på dem. Søheste, for eksempel, ligner intet gedefisk, men de to arter er evolutionære fætre – et fund, der overraskede forskerne.

"Vi demonstrerer, at denne tilgang virker, og at det kaster nyt lys over den evolutionære historie for den mest artsrige gruppe af marine hvirveldyr, " sagde Alfaro.