Integrarea abordarilor de nisa filogeografica si ecologica pentru a delimita linii criptice in damselfishul albastru-verde (Chromis viridis)

Introducere

Filogeografia comparativa examineaza tiparele de congruenta in pauzele filogenetice intre distributia speciilor. Se bazeaza pe presupunerea ca procesele care determina divergenta in linie, speciatia si evolutia biodiversitatii implica in principal factori geografici, istorici si de mediu care favorizeaza izolarea si limiteaza fluxul genic intre populatii (Avise, 2000; Rocha, Craig si Bowen, 2007 ).

Pe taramul marin, studiile filogeografice identifica frecvent specii criptice, grupuri indistinguibile morfologic care au diferente in markeri genetici neutri, egali sau mai mari decat cei observati intre speciile cu trasaturi morfologice de diagnostic (Knowlton, 1993). In unele cazuri (Drew si Barber, 2009; Drew, Allen si Erdmann, 2010; Hubert si colab., 2012; Liu si colab., 2012), aceste linii criptice sunt descrise ulterior ca noi specii (Allen si Drew, 2012; Liu et al., 2012; Allen, Erdmann si Kurniasih, 2015), indicand faptul ca astfel de linii criptice reprezinta biodiversitatea neglijata.

Sistematicienii folosesc caracteristici diferite pentru diferentierea speciilor, iar variatia acestor caracteristici poate aparea la momente si viteze diferite in timpul procesului de diversificare a liniei (De Queiroz, 2007). Cu toate acestea, delimitarea speciilor este deosebit de dificila in radiatiile adaptive sau recente, atunci cand limitele speciilor nascute si caracteristicile lor definitorii pot fi neclare (Puebla si colab., 2007; Wagner et al., 2013; Victor, 2015). In astfel de cazuri, integrarea diferitelor abordari poate creste capacitatea de a detecta linii separate recent (Leache et al., 2009) si poate oferi dovezi mai puternice pentru separarea liniei atunci cand rezultatele sunt concordante (Liu si colab., 2012; Allen si Erdmann, 2012; Larkin si colab., 2016).

Desi integrarea diversificarii morfologice si a divergentei genetice este relativ frecventa in abordarea diversificarii recente a liniei (Allen & Drew, 2012; Allen si Erdmann, 2012), diversificarea ecologica (adica divergenta de nisa) este rar folosita pentru a diferentia liniile / speciile criptice pe taramul marin. . Diversificarea niselor este un fundament al speciei (Pyron & Burbrink, 2009). Prin urmare, daca divergenta de nisa duce la diferentierea liniei in procesul de adaptare a populatiilor la noile medii (Wiens, 2004; Wiens si Graham, 2005), atunci trebuie sa se astepte o repartizare de nisa intre linii, in special in randurile criptice suprapuse recent divergente identificate in multe studii filogeografice.

Pana in prezent, doar o serie de studii au gasit divergente de nisa intre taxonii marini criptici. De exemplu, studiile asupra octocoralelor de mare adaos au aratat ca despartirea de nisa intre linii este asociata cu adancimea (Quattrini si colab., 2013; Quattrini, Gomez si Cordes, 2017) si cianobacteriile marine (genul Prochlorococcus ) prezinta o compartimentare de nisa in asociere cu geografie si conditii de mediu. Lipsa diferentierii de nisa in studiul taxonilor marini criptici se datoreaza partial lipsei de date spatiale centralizate de inalta rezolutie care reprezinta atat medii marine bentonice cat si pelagice (Sbrocco si Barber, 2013), resurse care sunt acum disponibile.

Chromis viridis este distribuit pe scara larga peste recif de corali din Indo-Pacific. Atat tinerii cat si adultii se asociaza cu coralii Acropora, unde scolarizeaza si se hranesc cu zooplancton in coloana de apa de deasupra capetelor de corali (Frederich si colab., 2009). Folosind analize filogenetice bazate pe variatia mtDNA, Froukh si Kochzius (2008) au descoperit trei linii criptice in C. viridis in patru localitati Indo-Pacific si Messmer et al. (2012) a documentat prezenta unor linii criptice suplimentare in Marea Bariera de Corali. Cu toate acestea, nu este clar modul in care procesele geografice si ecologice contribuie la aceasta diversificare nationala.

Pentru a intelege mai bine procesele care determina diversificarea liniei in C. viridis , am efectuat un studiu filogeografic la scara larga a C. viridis pe raza sa de distributie. Apoi, am estimat divergenta de nisa ecologica intre linii in C. viridis in acest cadru filogeografic pentru a testa daca combinatia dintre aceste doua abordari poate distinge efectiv linii divergente recent.

Materiale si metode

Colectarea de probe si extragerea ADN-ului

Am colectat 252 C. viridisintre 2007 si 2017 din 15 locatii din distributia sa din Indo-Pacific (Tabelul 1; Fig. 1). Am colectat exemplare prin net de mana si ulei de cuisoare, fie prin scufundari sau snorkeling si probe de tesut conservate (agrafe, o bucata de muschi sau ambele) in alcool de 95% si pastrate la 4 ° C. Pestii mari au fost eliberati in urma taierii aripioarelor, dar indivizii prea mici pentru taierea aripioarei au fost eutanasiati cu ulei de cuisoare si pastrati intregi in etanol 95%. Adancimea de esantionare a tuturor epruvetelor utilizate in prezentul studiu a fost mai mica de 10 m. Acest experiment nu implica experimente pe animale, iar procesul de esantionare pe teren a fost respectat cu regulamentul elaborat de Comitetul pentru ingrijirea si utilizarea animalelor din cadrul Universitatii Nationale Sun Yat-sen. In plus,

Figura 1: Harta locatiilor de esantionare.

Abrevieri ale locatiilor sunt prezentate in tabelul 1, iar numarul din paranteza este dimensiunea esantionului.

Am extras ADN genomic din fragmente de tesut folosind Geneaid Tissue Genomic ADN mini kit (Geneaid Biotech, New Taipei City, Taiwan) dupa protocolul producatorilor si ADN-ul extras eluat in tampon TE si depozitat la -20 ° C pana la amplificarea prin reactia in lant a polimerazei (PCR ).

Amplificarea markerilor genetici

Am amplificat o portiune din gena citocromului b (Cytb) mitocondrial folosind primeri universali GluDG-L si H16460 (Palumbi, 1996). Reactiile PCRs au fost 30 µL in volum, continand ADN sablon 10–40 ng, trei µL 10X tampon, 0,2 mM dNTPs, 1,5 mM MgCl2, 10 mM fiecare primer si 0,2 unitati de Taq polimeraza (MDbio, Taipei). Profilul de termociclare a constat in denaturarea initiala la 94 ° C timp de 2 minute, urmat de 41 de cicluri de denaturare la 94 ° C pentru 30 s, recoacere la 57 ° C pentru 30 s, si extindere la 72 ° C pentru 40 s, incheind cu o prelungire finala la 72 ° C timp de 2 min.

Deoarece genele mitocondriale si nucleare pot avea istorii foarte diferite, am amplificat, de asemenea, gena de activare a recombinarii nucleare (Rag2) pentru un subset de esantioane care reprezentau diferite clade recuperate in mtDNA, folosind primerii RAG2F si RAG2R (Westneat si Alfaro, 2005). Reactiile PCR au fost ca cele de mai sus, cu exceptia faptului ca am utilizat o concentratie de 5 mM MgCl si urmatorii parametri de termociclare: 39 de cicluri de denaturare la 94 ° C timp de 30 s, recoacere la 56 ° C pentru 30 s si extensie la 72 ° C pentru 40 s, si o prelungire finala la 72 ° C timp de 2 min.

Secventele de nucleotide ale produselor PCR ale ambelor loci au fost determinate folosind secventatorul automat ABI 3730XL (Carlsbad, CA, SUA) de catre Genomics (https://www.genomics.com.tw). Secventele de nucleotide au fost asamblate si editate utilizand software-ul SEQUENCHER versiunea 4.2 (Gene Code, Ann Arbor, MI, SUA). Secventele au fost incarcate pe GenBank sub numarul de acces MH743228 – MH743691.

Analize filogenetice

Inainte de orice analiza, am aliniat secvente de ADN din fiecare regiune de gena din Clustal W (Thompson, Higgins si Gibson, 1994) si am exportat aceste secvente la MEGA 6 (Tamura si colab., 2013) pentru a inspecta vizual toate alinierile pentru exactitate. Pentru a cuantifica masurile de diversitate genetica, am calculat indici de diversitate genetica standard, inclusiv diversitatea haplotipului ( h) si diversitatea nucleotidelor (π) in Arlequin 3.5 (Excoffier & Lischer, 2010). Apoi, am dedus arbori filogenetici din fiecare locus individual folosind probabilitatea maxima (ML) si inferenta Bayesiana efectuata pe CIPRES Science Gateway (Miller, Pfeiffer & Schwartz, 2010) si in BEAST 2.4.5 (Bouckaert et al., 2014). Am efectuat analizele ML in versiunea RAxML 8.1.24 (Stamatakis, 2014) folosind modelul de substitutie GTR + G, selectat de MEGA 6 (Tamura si colab.

• mary magdalene porn
• amelia wang porn
• caitlin fink porn
• lety does stuff porn
• sweet teen porn
• snipperclips porn
• father impregnates daughter porn
• zora porn
• granny rape porn
• hulu porn
• blood porn
• forced to watch porn
• disney porn reddit
• young mom porn
• poppy porn
• gianna gem porn
• watch dogs 2 porn
• masha babko porn gif
• indian porn reddit

, 2013) ca model de substitutie cel mai potrivit. Pentru inferenta bayesiana, am folosit versiunea 3.2.2 a lui MrBayes (Ronquist si colab., 2012), punand in aplicare doua runde paralele de patru lanturi Markov simultane pentru 10 milioane de generatii, esantionand la fiecare 1.000 de generatii si folosind parametrii prestabili. Rulati parametrii folositi modele de substitutie nelegate, modele de eterogenitate nominala, si frecventele bazate pe partitii. In analizele bayesiene, primul milion de generatii (10%) au fost aruncate sub forma de burn-in, pe baza scorurilor arborelui de probabilitate. Intre timp, diagnosticul de convergenta a fost aplicat si probabilitatea de oprire a fost stabilita la 0,01. Suportul nodal a fost evaluat individual pentru toti arborii folosind bootstrappingul non-parametric cu 1.000 de replici ML, astfel cum au fost folositi in RAxML (Stamatakis, 2014) si prin calcularea probabilitatilor posterioare, astfel cum au fost utilizate in MrBayes. In cele din urma, am generat retele de haplotip care se alatura median bazate pe seturile de date ale secventei Cytb si Rag2 folosind Popart 1.7 (http://popart.otago.ac.nz). diagnosticul de convergenta a fost aplicat si probabilitatea de oprire a fost stabilita la 0,01. Suportul nodal a fost evaluat individual pentru toti arborii folosind bootstrappingul non-parametric cu 1.000 de replici ML, astfel cum au fost folositi in RAxML (Stamatakis, 2014) si prin calcularea probabilitatilor posterioare, astfel cum au fost utilizate in MrBayes. In cele din urma, am generat retele de haplotip care se alatura median bazate pe seturile de date ale secventei Cytb si Rag2 folosind Popart 1.7 (http://popart.otago.ac.nz). diagnosticul de convergenta a fost aplicat si probabilitatea de oprire a fost stabilita la 0,01. Suportul nodal a fost evaluat individual pentru toti arborii folosind bootstrappingul non-parametric cu 1.000 de replici ML, astfel cum au fost folositi in RAxML (Stamatakis, 2014) si prin calcularea probabilitatilor posterioare, astfel cum au fost utilizate in MrBayes. In cele din urma, am generat retele de haplotip care se alatura median bazate pe seturile de date ale secventei Cytb si Rag2 folosind Popart 1.7 (http://popart.otago.ac.nz).

Pana in prezent, varstele cladelor de C. viridis , am subampleat in mod arbitrar 2 secvente de Cytb din fiecare clada; am inclus, de asemenea, doua grupuri, inclusiv C. atrilobata (AY208524.1) si C. multilineata(AY208533.1) pentru a calibra intervalele de date, deoarece acesti doi taxoni s-au divergent de 3,1 Mya (Quenouille, Bermingham & Planes, 2004). Am creat fisierul de intrare XML BEAST folosind software-ul BEAUti v.1.8.2. (asa cum este implementat in BEAST), cu setarea a 50 de milioane de generatii sub modelul de ceas relaxat nerelationat si prelevarea de arbori o data la 1.000 de generatii. Pentru a testa variatia inter-rulare, am efectuat doua rulari independente in BEAST 2.4.5 (Bouckaert et al., 2014), apoi am verificat aceste runde pentru a convergenta cu software-ul Tracer v1.5 (disponibil la http: // beast. bio.ed.ac.uk/Tracer/). Dupa eliminarea arderii de 20%, am reunit mostrele de arbore ramase din cele doua rulari intr-un fisier combinat pentru a calcula arborele de credibilitate al cladei maxime. Din acest copac, am calculat varstele medii posterioare de divergenta si intervale de credibilitate de 95% pentru toate nodurile folosind Tree Annotator v1.8.2 (implementat in pachetul BEAST). Pentru a compara asemanarea a doua topologii cu arbori de gene, a fost folosit software-ul Phylo.io (Robinson, Dylus & Dessimoz, 2016).

Caracterizarea si compararea niselor ecologice

Pentru a caracteriza nisele ecologice ale C. viridis ( C. viridis Clade A) si potentialele specii criptice ( C. viridis Clade B), am obtinut straturi de date geofizice, biotice si de mediu pentru suprafata globala a marii din Bio-ORACLE (descarcate in februarie 20th, 2018; Tyberghein si colab., 2012; Assis si colab., 2018). Am extras apoi valorile acestor factori pentru locatiile in care s-au recoltat probe de C. viridis . Am exclus factori precum grosimea ghetii si concentratia de gheata de mare din analizele noastre, deoarece toate site-urile de probe erau tropicale si fara gheata.

Pentru a explora diferentierea de nisa intre C. viridis Clade A si C. viridis Clade B, am comparat mai intai valorile factorilor de mediu individuali intre siturile de esantionare C. viridis Clade A si Clade B folosind testele Mann-Whitney. In continuare, am trasat diferentele de nisa intr-un spatiu de scalare multidimensionala non-metrica (NMDS) bidimensionala bazata pe disimilaritatea euclidiana a acestor factori. Datorita diferitelor unitati ale factorilor de mediu, am standardizat valorile factorilor inainte de a efectua analiza NMDS. In sfarsit, am testat echivalenta niselor ecologice intre specii pe baza factorilor de mediu ai C. viridisLocatiile de esantionare Clade A si Clades B intr-un cadru de analiza a componentelor (PCA). Datorita potentialelor corelatii intre factorii de mediu, am utilizat PCA pe toti factorii de mediu si apoi am folosit componentele principale rezultate pentru a defini nisele speciei. Deoarece C. viridisapar in principal in recifurile de corali, ne-am restrictionat PCA la regiuni (celule de grila) unde adancimea maxima a fost egala sau mai mica de 50 m pe baza datelor de batimetrie obtinute de la MARSPEC (http://www.marspec.org/; Sbrocco & Barber , 2013). Pentru a face rezolutia spatiala a stratului de date de batimetrie, care este initial la 30-de-30 de arc-a doua rezolutie, in concordanta cu datele Bio-ORACLE, am redimensionat-o la rezolutie min 5-cu-5 arc cu fiecare valoare de pixel in stratul de date amplificat fiind valoarea maxima peste 10 × 10 pixeli originali din acel nou pixel.

Pentru a masura similitudinea nisei dintre C. viridis Clade A Clade B, am calculat statisticile D si I elaborate de Warren, Glor si Turelli (2008). Acesti doi indici variaza de la zero si unul cu valori mai mari care indica nise mai similare. Pentru a testa echivalenta de nisa intre aceste doua linii criptice ale C. viridis , am comparat valorile de asemanare observate cu distributii nule de similitudine obtinute printr-o procedura de randomizare sub o ipoteza a unei nise identice (Warren, Glor si Turelli, 2008), folosind Pachetul „dismo” in R (versiunea 3.4.2).

Rezultate

Am secventiat 911 pb de Cytb mitocondrial si 743 pb de gena nucleara (Rag2, 743 bp) de la 248 C. viridis individuale , reprezentand 15 locatii in intregul Indo-Pacific (Fig. 1). In total, au existat 135 de haplotipuri unice de Cytb; diversitatea nucleotidelor (π) a variat de la 0,0033 pana la 0,0544, iar diversitatea haplotipului ( h ) a variat de la 0,8824 la 1 printre locatii. Pentru Rag2, 30 de esantioane nu s-ar amplifica, rezultand un total de 218 de secvente Rag2, reprezentand paisprezece haplotipuri unice dupa omiterea acestor site-uri cu coduri de ambiguitate (de exemplu, Y si K), in plus, au existat 40 de site-uri informative cu parsimonie dupa aliniere si 26 ( heterozigote) din 40 au continut semnale ambigue. Diversitatea nucleotidelor (π) si diversitatea haplotipului ( h) de Rag2 a variat de la 0 la 0,0154 si, respectiv, 0,9933 la 1 (tabelul 1). Acesti doi indici de diversitate genetica ar putea fi supraestimati, deoarece acele site-uri ambigue au fost considerate ca situri variabile in timpul calculului in Arlequin 3.5.

Arborele ML bazat pe gena Cytb a dezvaluit trei linii profund divergente in C. viridis ; Clade A, Clade A-1 si Clade B (Fig. 2). In schimb, arborele de probabilitate Rag2 corespunzator a diferentiat doar Clades A si B, fara nicio divergenta suplimentara in Clade 1. Cu toate acestea, Clades A si B nu erau concordante intre Cytb si Rag2; patru mtDNA Clade B probe, unul de la Komodo si trei din Lizard Island, grupate cu Clade A bazat pe Rag2. In plus, un esantion din Komodo continea o secventa Clade B Rag2, dar o secventa Clade A Cytb (tabelul S1).

Figura 2: Arbore filogenetic Bayesian (A, B) si reteaua de haplotipuri corespunzatoare (C, D) pe baza a doi markeri genetici, inclusiv Cytb si Rag2.

Nodurile sunt prezentate numai pentru cei cu scoruri bootstrap> majoritate de 85% regula pentru probabilitate maxima si> 90% probabilitati majoritare pentru valori de probabilitate bayesiene (BI / ML). Pentru reteaua Haplotype, diferite culori indica diferite clade (de exemplu, alb = Chromis viridis Clade A, gri = Chromis viridis Clade B, si negru = Marea Rosie), pasul de mutatie mai mare de 20 au fost notate prin semne de eclozare cu numar de trepte de mutatie.

Fie ca au la baza Cytb sau Rag2, toate haplotipurile Clade B proveneau doar din trei locatii; Insula Lizard de pe Marea Bariera de Corali, Insula Komodo din Indonezia si Insula Fiji. In schimb, Clade A s-a produs pe scara larga in intreaga Indo-Pacific, incluzand toate cele trei localitati Clade B. Bazat exclusiv pe ADNm, Clade A a fost impartit in continuare in doua clade; Clade A a fost distribuit pe scara larga, iar Clade A-1 a fost limitat la Marea Rosie, desi clada Marii Rosii nu a fost recuperata in filogenia Rag2. Topologia arborelui general al acestor doua gene a fost extrem de asemanatoare (Fig. S1), cu exceptia Clade A-1 si a acestor probe grupate cu acesta, care pot fi dezvaluite doar de Cytb.

Modelele din arborele retelei de imbinare mediana au fost identice cu arborele filogenetice bazate pe Cytb si Rag2. Cu toate acestea, cativa indivizi alocati lui Clade B pe baza lui Cytb grupate cu Clade A pe baza secventelor lor Rag2 (Fig. 2).

Rezultatele de la BEAST au indicat ca C. viridis Clade A si Clade B au divergent aproximativ 3 Mya (95% HPD: 0,631–6.291 Mya), cu divergenta dintre Clade A si A-1 datand 1.165 Mya (95% HPD: 0.247-2,49 Mya) si varsta coroanei A-1 (Marea Rosie) a fost datata 0,138 Mya (95% HPD: 0,013–0,332 Mya) (Fig. 3).

Figura 3: Arborele timpului al liniilor criptice dintre Chromis viridis obtinut de la BEAST.

Cu o restrictie de 3,1 Mya pe nodul dintre Chromis atrilobata si Chromis multilineata (Quenouille, Bermingham & Planes, 2004). Barele orizontale gri la noduri indica intervale de varsta de densitate de probabilitate posterioara (HPD) de 95%.

Testele de divergenta de nisa

Rezultatele cuprinse in 11 factori de mediu (tabelul 2) nu au aratat nicio diferenta semnificativa in parametrii ecologici ai nisei Clade A sau Clade B din C. viridis . Mai mult, nu a existat nici o diferenta semnificativa de mediu intre locatiile in care se intalnesc doua clade si cele in care apare doar Clade B (Tabelul 2), ceea ce sugereaza ca factorii de mediu nu pot explica de ce Clade B co-are loc cu Clade A in unele locatii, dar nu si la altii.

Analiza NMDS a aratat, de asemenea, o lipsa de diferentiere de nisa. Primele doua axe NMDS au explicat 86,7% din variatia celor 11 factori de mediu din cele 15 situri de esantionare. Cele trei site-uri de esantionare in care se produce C. viridis B se incadreaza in centrul corpului convex al tuturor locurilor de esantionare din spatiul bidimensional NMDS (Fig. 4), ceea ce indica o suprapunere completa de nisa intre Clades A si B. Primele patru componente principale dintre factorii de mediu, care au fost standardizati inainte de analiza, au avut valori proprii mai mari decat 1. Impreuna explica aproximativ 83,1% din variatia totala pe toate celulele de retea cu adancimea maxima a apei mai mica sau egala cu 50 m. Pe baza scorurilor componentelor corespunzatoare locatiilor in care au fost gasiti Clades A si B, indicii de asemanare de nisa au fost mariD = 0,841 si I = 0,973. Mai mult, testele de echivalenta de nisa au aratat ca niciuna dintre cele doua valori nu a fost semnificativ diferita de valorile obtinute printr-un proces de randomizare sub ipoteza unei nise identice ( valorile P pentru D si I au fost 0,311 si, respectiv, 0,294).

Figura 4: Scala de scalare multidimensionala (NMDS) non-metrica a celor 15 site-uri de esantionare.

Cele doua axe NMDS (NMDS1 si NMDS2) reprezinta gradienti de mediu definiti de cei 11 factori de mediu examinati pe site-uri. Casti convexe pentru siturile de esantionare in care s-au gasit C. viridis A si C. viridis B sunt aratate in rosu si, respectiv, in albastru. Va rugam sa consultati legenda din Fig. 1 pentru abrevierea numelor site-ului.

Discutie

Analizele filogeografice la scara larga a damselfish-ului albastru verde, C. viridis au evidentiat doua linii divergente atat in ​​datele secventei mitocondriale Cytb, cat si in datele nucleare ale ADN-ului Rag2. Aceste linii criptice au fost raportate pentru prima data de Froukh si Kochzius (2008) in Triunghiul Coralului si Marea Rosie, iar ulterior de Messmer si colab. (2012) care a examinat Australia si Polinezia Franceza. Cu toate acestea, aceste studii au acoperit fiecare doar o fractiune din intervalul geografic de C. viridis . Examinand tiparele pe intreaga sa gama, acest studiu arata ca aceste linii criptice de C. viridis sunt simpatice peste o portiune din gama lor Pacific.

Mai mult, studiile anterioare (Froukh si Kochzius, 2008; Messmer si colab., 2012) au folosit doar markeri mtDNA, oferind perspective incomplete asupra structurii genetice datorita mostenirii sale materne (Prugnolle si De Meeus, 2002; Daly-Engel si colab., 2012 ). Prin secventiere atat mtDNA cat si markeri nucleari, acest studiu confirma prezenta a doua clade criptice in C. viridis , Clades A si B. Aceste clade au diverge aproximativ 3 Mya similar cu divergenta C. atrilobata si C. multilineatacare au fost separate de Istmul din Panama (Domingues et al., 2005). Avand in vedere profunzimea acestei divergente si diferentierea in mare masura concordanta dintre Clade A si B in Cytb si Rag2, este probabil ca aceste doua linii sa reprezinte specii distincte, ridicand intrebari interesante despre simpatia Clades A si B in parte a gamei lor.

Originea diversificarii de linie

Desi divergenta Clades A si B a lui C. viridiseste clar, originea acestei divergente nu este. In regiunea Indo-Pacific, „Bariera Indo-Pacificului” a fost considerata o bariera moale care ar putea fi principala forta motrice a provinciilor biologice marine din aceasta regiune (Gaither et al., 2011). Barber & Bellwood (2005) si Cowman & Bellwood (2013) au examinat importanta acestei bariere prin evaluarea gradului de concordanta temporala in vecinatate in trei familii proeminente de pesti recif, inclusiv Labridae, Pomacentridae si Chaetodontidae. Ambele studii au aratat ca efectul de izolare a barierei Indo-Pacific asupra pestilor distributi pe scara larga s-a produs mai ales intre Miocenul final si Pliocenul timpuriu (2–6 Myr), iar majoritatea evenimentelor vicariane au avut loc intr-un interval de timp restrans la aproximativ 2,5 Myr.

Data divergentei dintre Clade A si B se conformeaza, in linii mari, la debutul fluctuatiilor nivelului marii Plio-Pleisetocen (Voris, 2000). Cu toate acestea, populatiile Clade B de C. viridis apar pe insule inconjurate de ape adanci, unde nivelul marii scazute nu ar duce la bariere terestre care promoveaza vecinatatea, spre deosebire de alte taxe marine distribuite pe laturile opuse ale raftului Sunda (Barber, Erdmann si Palumbi, 2006 ; Crandall si colab., 2008, 2014; DeBoer si colab., 2014a, 2014b; Waldrop si colab., 2016; Simmonds si colab., 2018). Avand in vedere gama indo-Pacifica larga de C. viridissi un timp de divergenta intre doua clade criptice care dateaza de 3 Mya, izolarea peste bariera Indo-Pacific este cel mai probabil motor al divergentei dintre Clades A si B. In acest scenariu, Clade A ar fi o clada din Oceanul Indian care s-a extins in Pacific, unde acum se suprapune cu Pacific Clade B, un proces notat anterior in melcii Neritid (Crandall si colab., 2008).

O explicatie alternativa, dar nu reciproc exclusiva pentru divergenta Clade B, provine din studii recente asupra taxonilor marini asociati cu corali. Similar cu insectele fitofage care sufera divergenta ecologica asociata cu comutarea gazdelor (Berlocher & Feder, 2002; Hebert, Scheffer & Hawthorne, 2016), studii recente din taramul maritim demonstreaza ca schimbarile in taxele gazda de corali pot promova divergenta de linie, ceea ce poate duce la speciatie (Simmonds si colab., 2018). Probele nu au fost colectate intr-un mod care ne permite sa testam aceasta ipoteza, dar studiile viitoare care separa esantioanele de catre gazda de corali pentru a determina daca indivizii din Clades A si B exista in scoli mixte din populatiile simpatice si, daca da, daca scolile respective sunt asociate cu diferite gazde de corali.

Distributia geografica a lui Clade B este curioasa prin faptul ca este observata in Komodo, dar nu si in alte populatii din Insulele Sunda Mica (de exemplu, Amed, Nusa Lembongan). In mod similar, Clade B este observat pe Great Barrier Reef si Fiji, dar nu in Noua Caledonie, o populatie situata intre aceste prea multe populatii. O explicatie pentru aceasta distributie disjuncta este ca indivizii Clade B sunt relativ rari si ca o intensitate mai mare de esantionare ar dezvalui haplotipuri Clade B in intervalele adiacente, asa cum s-ar fi asteptat. Alternativ, este posibil ca Clade A sa se deplaseze treptat populatiile Clade B, iar zonele de simpatie sa reprezinte locatii in care acest proces este incomplet. Argumente similare au fost facute pentru a explica simpatia cladelor de divan mare de divergenta in Oceanul Pacific (Crandall si colab., 2008).

Spre deosebire de divergenta dintre Clade A si B, divergenta Clade A-1, unica pentru Marea Rosie, este mai usor interpretata ca rezultat al vicarianitatii. Marea Rosie este un bazin semi-inchis care este invocat frecvent in diferentierea populatiei de organisme recifale intre Marea Rosie si Oceanul Indian (DiBattista et al., 2013). In plus, 95% HPD de Red Sea Clade este cuprins intre 0,013 si 0,332 Mya, ceea ce se aliniaza cu cea mai recenta inchidere a Marii Rosii (Siddall si colab., 2003). Cu toate acestea, in timp ce ADN-ul mitocondrial arata o sub-clada a Marii Rosii bine sustinuta in cadrul C. viridis Clade A, acest clad nu este confirmat cu secventa nucleara de Rag2.

Lipsa de concordanta intre mtDNA si filogeniile nucleare nu este surprinzatoare. In primul rand, exista o variatie substantial mai mare in secventele mtDNA, deoarece mecanismele de reparare a ADN-ului sunt mai putin eficiente in mtDNA, ceea ce duce la rate de substitutie mult mai mari (Alexeyev si colab., 2013). In al doilea rand, deoarece genomul mitocondrial este mostenit matern si haploid, dimensiunea sa efectiva a populatiei este cu o patrime din cea a unei gene nucleare, ceea ce inseamna ca sortarea de linie are loc mai rapid in ADNm (Hare, 2001). Astfel, arborii de gene mitocondriale au o probabilitate substantial mai mare de a recupera cu exactitate linii de divergenta recent cu distante scurte de internode decat genele nucleare (Moore, 1995). Avand in vedere ca clada ADN mtDNA de la Marea Rosie dateaza doar la 0,138 Mya, nu este surprinzator ca divergenta in aceasta regiune nu este recuperata in secventele Rag2. Prin urmare,C. viridis Clade A, este putin probabil o specie criptica, precum Clades A si B.

Specii criptice

Multe studii filogeografice din Indo-Pacific gasesc clade extrem de divergente, adesea cu regiuni de simpatie (Barber si colab., 2002; Barber, Erdmann si Palumbi, 2006; Crandall si colab., 2008; Gaither et al., 2011; Liu et al., 2011) al., 2012; DeBoer et al., 2014a; Bowen, Karl & Pfeiler, 2007). In multe cazuri, aceste clade criptice pot reprezenta specii criptice, similare cu Liu si colab. (2012) unde un clade divergent de Pomacentrus coelestis in Micronezia a fost descris ulterior ca o noua specie (Liu, Ho & Dai, 2013). Modelele filogeografice concordante in ADNm ADN si ADN nuclear si profunzimea acestei divergente sugereaza ca Clades A si B din C. viridispoate reprezenta doua specii criptice cu intervale geografice diferite; Clade A este un Indo-Pacific distribuit pe scara larga, in timp ce Clade B se gaseste doar in Insula Lizard, Komodo si Fiji.

Comparatia copacilor Cytb si Rag2 a evidentiat o cantitate limitata de discordanta. Avand in vedere divergenta relativ recenta, o posibila explicatie pentru acest model este sortarea incompleta a liniei (Tang si colab., 2012). Sortarea incompleta a liniei este cea mai simpla explicatie pentru indivizii cu haplotipuri Clade B C. viridis din arborele mtDNA avand secvente Ragade A C. viridis Rag2 (tabelul S1). Totusi, sortarea incompleta a liniei nu a putut explica secventa komo4 grupata cu clada B C. C. viridis in arborele Rag2, dar grupata cu C. viridis Clade A in arborele mtDNA. Descoperirea ulterioara s-ar putea explica probabil prin consecinta hibridizarii.

Hibridizarea este in C. viridis nu este surprinzator, deoarece Pomacentridurile inrudite au adesea distributii geografice suprapuse, co-apar in aceleasi microhabitate (de exemplu, colonii de corali ramificati) (Randall & Allen, 1977). Hibridizarea a fost observata la mai multe specii frate de damselfish, inclusiv Abudefduf abdominalis × Abudefduf vaigiensis (Coleman si colab., 2014), Amphiprion chrysopterus × Amphiprion sandaracinos (Gainsford, Van Herwerden & Jones, 2015), Amphiprion mccullochi × Amphiprion Akindynos (Van Der Meer si colab., 2012), Dascyllus carneus × D. marginatus (DiBattista si colab., 2015) siD. reticulatus × D. aruanus (He si colab., 2017). Ca atare, atat hibridizarea, cat si sortarea incompleta a liniei sunt probabil responsabile pentru tiparele discordante din cei doi markeri.

Incongruenta dintre divergenta de nisa genetica si ecologica

Hutchinson (1978) proposed that two species cannot occupy the same ecological niche, yet niche conservatism predicts that closely related taxa retain ancestral ecological affiliations and persists in similar environments (Lord, Westoby & Leishman, 1995; Webb et al., 2002; Wiens & Graham, 2005). Allopatric sister taxa are often characterized by niche conservatism, but because geographic isolation drives speciation (Peterson, Soberon & Sanchez-Cordero, 1999; Peterson et al., 2001; Kozak & Wiens, 2006) sibling species can’t compete for the same niche space, because, by definition, they have non-overlapping geographic ranges.

Alternativa la conservatorismul de nisa este divergenta de nisa, in care taxonii surori ocupa nise diferite (Dayan si Simberloff, 2005). Divergenta de nisa este de obicei asociata cu specializarea simpatica, deoarece diversificarea rezulta din reducerea fluxului genic asociat cu divergenta in trasaturi cu functie ecologica (de exemplu, segregarea habitatului, divergenta polenizatorului, modificari comportamentale, schimbari fenologice si schimbari ale sistemului de imperechere). In conditiile unei divergente de nisa, speciile tinere surori cu grade mari de acoperire ar trebui sa se divergeze ecologic (Dayan si Simberloff, 2005; Davies si colab., 2007). In timp ce modelarea ecologica si filogenetica sunt integrate in mod obisnuit pentru a intelege relatia dintre divergenta evolutiva si ecologica a speciilor surori (Kalkvik si colab., 2012; Schorr et al., 2012),

Rezultatele noastre arata ca Clade A si B de C. viridis sunt simpatice, haplotipurile Clade B apar doar in trei localitati. Exista doua explicatii posibile pentru acest model. In primul rand, diversificarea de linie s-ar fi putut produce in simpatie, asa cum se vede in melcii coralivori din Indo-Pacific (Simmonds si colab., 2018). In mod alternativ, diversificarea ar fi putut sa apara in alopatrie cu suprapunere secundara in intervalele geografice, asa cum a fost propusa pentru melcii neritid (Crandall si colab., 2008). Comparatiile de nisa bazate pe 11 factori de mediu au aratat ca Clade A are o nisa ecologica mai larga decat Clade B (Fig. 4). In ciuda acestei diferente, nu exista o diferentiere semnificativa de nisa intre aceste doua linii. Ca atare, diversificarea este mai probabil sa fi aparut cu conservatorismul de nisa decat cu diferentierea de nisa.

Avand in vedere absenta diferentierii de nisa, rezultatele noastre sugereaza ca diversificarea Clades A si B s-a produs cel mai probabil in alopatrie si ca contactul secundar este cea mai probabila explicatie pentru distributia lor actuala. Daca este adevarat, conservatorismul de nisa ar putea ajuta la explicarea distributiei disjuncte a lui Clade B. In acest scenariu, Clade A si Clade B ar concura pentru acelasi spatiu de nisa atunci cand apar in simpatie. Daca Clade A este un concurent superior, ar deplasa treptat populatiile Clade B, explicand potentialitatea relativa a haptotipurilor Clade B si a distributiilor lor disjuncte.

Alternativ, Pyron si colab. (2015) a sugerat ca conservatorismul de nisa ar putea rezulta din alopatarea moale, unde exista o eterogenitate ecologica scazuta. Dupa cum s-a mentionat mai sus, rafturile continentale de mica adancime Sunda si Sahul expuse in timpul standurilor scazute ale nivelului marii (Voris, 2000), formand poduri lungi care restrictionau schimbul larvelor intre Oceanul Indian tropical si Pacificul de vest (revizuit in Randall, 1998). Cu toate acestea, din cauza faptului ca pasajele de adancime in ceea ce este actualul Indonezia au ramas deschise si din cauza ca nivelurile scazute ale nivelului marii erau intermitente, Bariera Indo-Pacific a fost considerata o bariera de dispersie moale pentru taxonii marini (Cowman & Bellwood, 2013). Cei 11 factori de mediu pe care i-am folosit pentru a defini nisele celor doua linii ale C. viridisreflecta doar conditiile de mediu la scara larga. Cu toate acestea, ar putea exista o variatie subtila a factorilor de mediu, sau variatia poate aparea la scari mai fine (de exemplu, microhabitat), ceea ce duce la divergenta soft-alopatrica.

Este important de mentionat ca variatia larga a mediului pe care o examinam nu surprinde schimbarile potentiale ale dietei observate la speciile surori (Goodheart si colab., 2017), trasaturi noi (Liu si colab., 2018) si / sau preferintele micro habitatului ( Whitney, Donahue & Karl, 2018) care ar putea actiona pentru a conduce sau a consolida diversificarea liniei. Acesta din urma este deosebit de interesant, avand in vedere studii recente care demonstreaza specializarea ecologica rezultata din schimbarile gazdelor de corali (Simmonds si colab., 2018). Sunt necesare studii suplimentare, cum ar fi analiza izotopilor stabili si examene morfologice detaliate intr-un cadru filogenetic pentru a intelege mai bine divergenta ecologica si morfologica intre aceste doua linii.

concluzii

Desi diversificarea criptica in speciile marine raspandite este frecventa (Hubert si colab., 2012), studiile filogeografice ignora de obicei rolul potential al compartimentarii niselor ecologice in diversificarea liniei. Studiul de fata arata o divergenta evolutiva intre doua linii de C. viridis care au suprapuse nise ecologice, care sustin conservatorismul de nisa. Nu este clar daca acest model rezulta din divergenta alopatrica cu contactul secundar sau din diferentierea subtila in nisele ecologice care nu sunt surprinse de datele de mediu pe scara larga folosite pentru a compara nisele ecologice. Indiferent de origini, divergenta genetica substantiala intre cele doua clade de C. viridis atat in ​​mtDNA, cat si in loci nucleari sugereaza ca sunt taxoni criptici. pentru caC. viridis este extrem de exploatat in comertul cu acvarii (Wabnitz, 2003), sugeram ca trebuie acordata o prioritate de conservare mai mare pe liniile Clade B, limitate la Australia, Indonezia si Fiji pentru a proteja aceasta linie genetica unica.

Informatii si declaratii suplimentare

Finantarea

Acest studiu a fost finantat de Ministerul Stiintei si Tehnologiei, Taiwan (Numarul de finantare: MOST 106-2611-M-110-009). Finantatorii nu au avut niciun rol in proiectarea studiului, colectarea si analiza datelor, decizia de publicare sau pregatirea manuscrisului.