Forscher identifizieren die Rolle der Introgression während der Strahlung von an das tibetische Plateau angepassten Triplophysa

Adaptive Strahlung, ein Prozess, bei dem viele neue Arten explodieren und in kurzer Zeit verschiedene ökologische Nischen besetzen, kann die Artbildung schnell fördern und die Artenvielfalt bereichern. Genomanalysen haben gezeigt, dass Phylogenien eng verwandter Arten häufig einen hohen Grad an Retikulation aufweisen, der häufig mit adaptiver Strahlung verbunden ist.

Triplophysa ist eine Gattung von Nemacheilin-Schmerlen (Familie Cyprinidae), der artenreichsten Abstammungslinie von Süßwasserfischen in Asien. Frühere Studien auf der Grundlage morphologischer und biogeografischer Daten haben ergeben, dass mit der Hebung des tibetischen Plateaus verbundene Veränderungen in Geographie und Klima durch allopatrische Artbildung die treibenden Kräfte für die Entstehung der Artenvielfalt der Triplophysa-Fische waren. Dies macht Triplophysa zu einem typischen Material zur Erforschung der adaptiven Strahlung von Arten während der Hebung des tibetischen Plateaus.

Kürzlich verwendete eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. He Shunping vom Institut für Hydrobiologie (lHB) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Gesamtgenomsequenzen von 18 repräsentativen Arten, die alle wichtigen Abstammungslinien der Strahlung von Triplophysa abdecken, um ihre phylogenetischen Beziehungen zu erforschen, und gewann tiefere Einblicke in die evolutionären Prozesse. Diese Studie wurde veröffentlicht in Molekularbiologie und Evolution.

Basierend auf den genomweiten Einzelnukleotidvariationen (SNVs) schätzten die Forscher die umfassende phylogenetische Verwandtschaft der Gattung Triplophysa ab. Die Ergebnisse zeigten eine typische retikuläre Entwicklung, was auf das Auftreten einer unvollständigen Abstammungssortierung oder interspezifischer Genflussereignisse schließen lässt. Die quantifizierten Signale der Introgression durch D-Statistik und QuIBL zeigten die Häufigkeit der gemeinsamen Nutzung von Allelen in der Triplophysa-Gruppe und bestätigten damit die weit verbreiteten Genflussereignisse zwischen Triplophysa-Arten.

Durch Koaleszenzsimulation leiteten die Forscher die Artbildungs- und Migrationsereignisse ab und fanden Hinweise auf ein uraltes Genflussereignis, das vor etwa 0,24 bis 9,87 Millionen Jahren zwischen T. tibetana und einer angestammten Gruppe von Triplophysa-Fischen stattfand.

Um den molekularen Mechanismus der Anpassung von Triplophysa an die extreme Umgebung des Plateaus zu untersuchen, verglichen und analysierten die Forscher populationsgenetische Parameter wie Nukleotiddiversität, FST, Rekombinationsrate und Fd-Wert in der Introgressionsregion des gesamten Genoms anhand von Schiebefenstern. Die Ergebnisse zeigten, dass genomische Regionen unter Introgression ein Merkmal geringerer Rekombinationsraten und Nukleotiddiversität aufwiesen, die Ähnlichkeiten mit Regionen unter Selektion aufweisen.

Die Studie bestätigt, dass die Introgression gewisse Herausforderungen bei der Klärung der evolutionären Beziehungen zwischen Triplophysa-Arten mit sich bringt. Die Untersuchung der Populationsgeschichte von T. tibetana ist nützlich, um Veränderungen in der Populationsdynamik zu verstehen. In einer Zeit, in der der Lebensraum der Triplophysa zunehmend fragmentiert wird, müssen diese gefährdeten Populationen dringend geschützt werden.